Vampir-Fledermäuse sind die einzigen bekannten Säugetiere, deren gesamte Ernährung stützt sich auf Blut von Säugetieren oder Vögeln. In der Familie Phyllostomidae und der Unterfamilie Desmodontinae, gibt es drei bekannte Arten von Vampir-Fledermäusen: Desmodus rotundus, Diphylla ecaudata und Diaemus youngi. Die meisten der in Bezug genommenen Forschungen über Infraroterfassungs- in Vampir-Fledermäuse auf dem Gemeiner Vampir gemacht wurde, denn dies ist die am häufigsten vorkommende Arten. Diese Fledermäuse haben ein spezialisiertes System mit Infrarot-empfindlichen Rezeptoren auf ihrer Nase-Blatt auf homeothermic Wirbeltiere Beute entwickelt. Trigeminus-Nervenfasern, die diese IR-empfindlichen Rezeptoren innervieren kann bei der Erkennung von Infrarot durch ihre Beute abgegebene Wärmestrahlung beteiligt sein. Dies kann Fledermäuse bei der Suche nach Blut reichen Gebieten auf ihre Beute zu unterstützen. Darüber hinaus hat neuroanatomischen und Molekularforschung möglichen Ähnlichkeiten der IR-Sensormechanismen zwischen Vampir-Fledermäuse und IR-empfindliche Schlangen vorgeschlagen. Infraroterfassungs- in Vampir-Fledermäuse noch nicht die Hypothese aufgestellt worden, um Bilderzeugungs sein, wie es für IR-empfindliche Schlangen. Während die Literatur über IR-Sensor in Vampir-Fledermäuse ist dünn, weiterhin Fortschritte in diesem Bereich gemacht, um festzustellen, wie Vampir-Fledermäuse können erfassen und verwenden Infrarot-Wärmestrahlung.

Verhalten

Vampir-Fledermäuse waren nicht in ihren natürlichen Lebensräumen, bis etwa 1935. Während der Plünderung studiert, Fledermäuse zunächst ein paar Minuten in der Luft kreisen die Ziel Beute schließlich der Landung auf dem Rücken oder Nacken Kamm des Tieres, und manchmal den Boden. Sie gehen dann nach einem geeigneten Ort, um zu beißen, die Sekunden bis Minuten in Anspruch nehmen kann, und in der Regel wird auf dem Hals oder Flanken ernähren zu suchen. Der gleichen Stelle kann auf mehrfach durch verschiedene Fledermäuse eingespeist werden. Kürten und Schmidt waren die ersten, legen nahe, dass Infrarotwahrnehmung in Vampir-Fledermäuse ist möglicherweise in Erfassungsbereiche der maximalen Blutfluss auf gezielte Beute verwendet. Obwohl warmen Rezeptoren sind auch in den Gesichtsregionen Spezies wie Mäuse, Menschen und Hunden, die extreme Tieftemperatur-Empfindlichkeit dieser Rezeptoren auf Vampirfledermäuse vorschlagen Spezialisierung zur Erfassung Infrarot ..

Im Jahr 1982, Kürten und Schmidt durchgeführt Verhaltensstudien, die Fähigkeit der Vampir-Fledermäuse mit Infrarotstrahlung erfassen zu untersuchen. Ihre Studie zeigte, dass wenn sie die Wahl zwischen einem warmen und kalten Gegenstand, kann Vampir-Fledermäuse geschult, um die Infrarot-emittierende Signaleinheit zu wählen. Zwei SUs eines Heizelements mit einer Kupferplattenträger hergestellt werden, wurden auf einer Wand montiert. Für jeden Versuch, eines SU wurde erwärmt, während der andere wurde bei Raumtemperatur gehalten. Die Heizung und Erwärmung der SUs wurden nach dem Zufallsprinzip zwischen Studien ausgetauscht. Wenn Fledermäuse richtig wählte den warmen SU, wurden sie mit Nahrung durch eine Magensonde unter jedem SU belohnt. In dieser Studie wurden olfaktorischen und visuellen Reizen minimiert werden, um festzustellen, dass nur thermische Signale beeinflusst Verhaltens Lernen. Olfaktorischen Signale wurden von der Vollernährungsschlauch hinter der Öffnung, aus der die Fledermäuse erhalten ihren Lohn angebracht eliminiert. Gedämpftes Licht minimiert visuelle Signale der beiden SUs.

Anatomie

Die zentrale Nase-Blatt und eine halbkreisförmige Ring von Pads konstruieren die Nasenstruktur der Vampirfledermaus. Es gibt auch drei Vertiefungen als Nasen oder Blatt Gruben bekannt, zwischen der Nasenflügel und Kissen liegt. Zwei seitliche Vertiefungen, eine auf jeder Seite der Nase-Blatt, werden bei 45 ° Winkel zur Nase hin Blatt entfernt. Die apikale Pit leicht angehoben und nach oben gerichtet ist und relativ zu dem Nasen Blatt vorwärts. Die Gruben sind etwa 1 mm breit und 1 mm tief, unbehaart, und Nassläufer. Eine Schicht aus dichtem bindegewebigen mit dünn verteilten Blutgefäßen isoliert die Nasenstruktur. Aufgrund der Struktur allein wurden diese Vertiefungen zuerst vorgeschlagen, IR-Rezeptoren unterzubringen.

Neuroanatomie

Kürten und Schmidt zunächst vorgeschlagen, dass die Lage und Orientierung jeder Grubenstruktur vorgesehen Richtungsinformation in Infrarotstrahlungsdetektion. Aus ihrer anfänglichen Studien schienen die Nasen Pits als ideal für die Zwecke der IR-Wahrnehmung. Später 1984 Kürten und Mitarbeitern hergestellt elektrophysiologische Aufzeichnungen von Nervenfasern des temperaturempfindlichen Infrarot-Thermorezeptoren auf der zentralen Nasenflügel und Oberlippe, aber nicht solche Rezeptoren in den Nasen Pits finden. Dies widerrufen ihre frühere Hypothese, und festgestellt, daß die infrarotempfindliche Rezeptoren auf das zentrale Nasenflügels befindet. Schäfer und Mitarbeiter bestätigten dies durch Aufzeichnen Impulse von Thermorezeptoren in der Nase-Blatt-als auch.

Klüver-Barrera und Nissl Färbung der Vampirfledermaus Gehirnschnitte freigelegt eine einzigartige Zellkern befindet lateral der absteigend Trigeminus-Darm-Trakt. Der Kern besteht aus Neuropile und mittleren Zellen, die sehr ähnlich zu dem Kern in der seitlichen absteige trigeminal Systems IR-empfindliche Schlangen besteht. Diese spezielle Kern wird in allen drei Arten von Vampir-Fledermäuse und keine anderen Fledermäusen gefunden, aber nicht unbedingt auf eine direkte Verbindung mit Infrarot-Sensorik. Neuere Untersuchungen unter Verwendung von in situ-Hybridisierungsstudien wurden mit großem Durchmesser Neuronen in der Ganglien trigeminale, die spezifisch für vampire Fledermäuse und sehr ähnlich wie die in IR-empfindliche Schlangen gefunden befinden. Obwohl die morphologische Organisation der Neuronen deutet konvergente Evolution mit IR-Sensing-Schlangen Abstammungslinien, bleibt es unklar, was die genaue Nervenbahn ist für die Infrarot-Sensor in Vampir-Fledermäuse.

Physiology

Thermografie, eine Methode, die Bilder von der Verteilung der Temperaturen auf ein Objekt erzeugt, wurde verwendet, um Temperaturschwankungen über Gesichtsstrukturen des Gemeiner Vampir zu untersuchen. Die Nasenstruktur eine Temperatur von 9 ° C niedriger als der Rest des Gesichts. Die thermische Isolierung der Nasenstruktur und aufrechterhalten Temperaturdifferenz möglicherweise verhindern Interferenz Selbst emittierten Wärmestrahlung. Warm-Rezeptoren in der Nase kann dann optimal externen Quellen von Infrarotstrahlung zu erfassen.

Vampir-Fledermäuse sind empfindlich gegenüber Leistungsdichten von mehr als 50 & mgr; W / cm 2 in einer Entfernung von 13 bis 16 cm. Dies wurde zuerst durch die Quantifizierung der Temperatur, bei der Vampirfledermäuse nicht verhaltens zwischen wärmeabgebenden und Raumtemperatur SUs Unterscheidung bestimmt. Eine positive lineare Beziehung zwischen der Energie-Schwellenwert Wärme Erkennung und Entfernung von Reizen. Durch mathematische Berechnungen, in einem Abstand von 8 cm, Vampirfledermäuse sollten Menschen, die Strahlung von 80 & mgr; W / cm 2 emittieren erkennen. Temperaturschwellenmessungen wurden direkt durch Stimulierung der Nervenfasern der Thermorezeptoren in der Nasenflügel und Oberlippe mit einem mit Wasser zirkuliert Messing Thermode und Aufzeichnen der Impulse / Sekunde gemessen bei jedem 5 ° C Verschiebung der Temperatur von 10 bis 40 ° C. Diese Rezeptoren haben eine Schwelle von 28 ° C und einer Höchsttemperatur Reaktion auf 40 ° C, über dem es entweder kein Brennen oder ein unregelmäßiger Zündmuster. Dieser Schwellenwert beträgt 8 ° C niedriger als die der warmen Rezeptor in anderen Säugetierarten, die extreme Empfindlichkeit gegenüber Wärme bedeutet. Nach Stimulation dieser Rezeptoren gibt es einen vorübergehenden Anstieg der Impulsaktivität, die schnell zerfällt aufgrund der Anpassung und stärkt somit zeitlichen Sehschärfe.

Molekulare Mechanismen der Infrarot-Detektion

Eine Familie der TRP-Kanäle, einschließlich TRPV1 und TRPA1, in thermischem und Schmerzerkennung wichtig. TRPV1-Kanäle werden durch Capsaicin, schädlichen Temperaturbereiche, Membran-abgeleitete Lipide, niedrigen pH-Wert und Spannungsänderungen aktiviert. Aktivierung von TRPV1 durch Capsaicin führt zu Kalzium und Natrium-Influx und funktionell ermöglicht Detektion schmerzhafte thermische Reize. TRPV1 können auch als molekulare Thermometer wirken als Reaktion auf Temperaturen von mehr als 43 ° C. Das Ergebnis ist ein nach innen Calcium- und Natriumstrom ähnlich durch Capsaicin hervorgerufene Ströme. TRPV1-Kanäle können auch spannungssensitiven Eigenschaften für seine Aktivierung verantwortlich. Phosphorylierung und Mutationen, insbesondere am C-Terminus kann die Schwellentemperatur der Wärmeaktivierung zu verändern. Der spezifische Mechanismus hinter wärme Aktivierung von TRPV1-Kanäle noch zu entziffern.

TRPV1-S

TRPV1-S ist eine Isoform des Capsaicinrezeptor-TRPV1 und besteht aus 35 bis 46% der TRPV1-Transkripte in der Trigeminalganglien gemeinsamer Vampir-Fledermäuse. Deep sequencing komplementärer DNA dieser Rezeptorkanäle zeigt, dass dies nicht wahr ist für eng verwandte Flughunde Carollia brevicauda und andere Früchte, Nektar oder Insektenfraß Fledermäuse. TRPA1 Kanäle in Boxenlager Schlangen, wie die westlichen Diamant-Klapperschlange, reagieren empfindlich auf Infrarot-Wärmestrahlung als auch. TRPA1 Transkripte sind vor allem in der TG von IR-empfindliche Schlange linages gefunden wie auch für Fledermäuse.

TRPV1-S Isoform Ergebnisse aus alternativem Spleißen während der posttranskriptionellen Regulierung, einer Variation des TRPV1 C-Terminus durch Insertion von 23 Basenpaar-Sequenz, exon14a, die ein Stopcodon enthält. Der eingegebene Sequenz wird durch zwei Introns mit GT / AG Donor-Akzeptor-Sites, die für U2 abhängigen Spleißen notwendig sind markiert flankiert. Folglich Einarbeitung oder Bypass von exon14a Ergebnisse in den kurzen oder langen Isoformen auf. Es wird vorgeschlagen, dass eine effiziente Spleißen des exon14a Segment erfordert die spezielle Umgebung des TG in Vampir-Fledermäuse. Im Vergleich zu der langen Isoform ist die Grenztemperatur der Kanalaktivierung viel niedriger für TRPV1-S. TRPV1-S-Kanäle in HEK293-Zellen und Xenopus-Oozyten exprimiert ein Schwellenwert von 30 ° C. Dies ist sehr im Einklang mit in-vitro-Studien in Bezug auf Temperaturschwellen der IR-empfindlichen Rezeptoren im Vampir-Fledermäuse. Aktivierung von TRPV1-S-Sender in der TG kann dann vorschlagen, einen ähnlichen Mechanismus, wie Infrarot-Sensor in Vampir-Fledermäuse zu arbeiten. Trigeminus-Nerven, die spezialisierte temperaturempfindlichen Rezeptoren in der Nase-Blatt innervieren kann wiederum aktivieren TRPV1-S-Sender in der TG in Reaktion auf Wärmestrahlung Infrarot.