Elektroretinogramm am Komplexauge von Insekten

Einleitung:

An diesem Versuchstag wurde die Kodierung und das zeitliche Übertragungsverhalten von

Lichtrezeptoren am Insektenauge untersucht.

Das Verhältnis zwischen Reiz und Übertragungszeit wird anhand des Elektroretinogramm′s

ermittelt. Bei einem ERG handelt es sich um die Ableitung der elektrischen Summenaktivität

des Auges. Man mißt die Summe aller entstehenden neuronalen Aktivitäten im Insektenauge,

also immer den Gesamteffekt der durch den Lichtreiz ausgelöst wurde.

Wir haben an diesem Kurstag das ERG bei dem Komplexauge einer Heuschrecke

durchgeführt. Das Komplexauge ist aus einer Vielzahl von einzelnen Ommadidien aufgebaut.

Das einzelne Ommatidium besteht aus einer Cornealinse, einem anliegenden Kristallkegel an

dem sich die Retinula anschließt. Die Retinula besteht aus 8 Sinneszellen, die das Rhabdom

einschließen. Im Rhabdomen besteht aus nach innen gestülpten Membranen, den Mikrovilli.

In den Mikrovilli ist das Photopigment lokalisiert. Das ERG soll von einem

Heuschreckenauge (langsam fliegendes Insekt) und von dm Auge der Fliege (schnell

fliegendes Insekt) abgeleitet werden. Bei dem Heuschreckenauge handelt es sich um das

Appositionsauge. Hier erstrecken sich die Sehzellen mit dem fusionierten Rhabdomen vom

Kristallkegel bis zur Basalmembran, an der es mit einem Neuron in Verbindung steht. Die

Ommadidien sind durch Pigmentzellen voneinander isoliert. Dieses Komplexauge ist

charakteristisch für Tag aktive Tiere.

Bei dem Auge der Fliege handelt es sich um das neuronale Superpositionsauge. Hier sind die

8 Rhabdomere nicht zu einem Rhabdomen verflochten. Zwei von ihnen bilden den Sehstab,

der von den übrigen 6 umgeben ist. Der Sehstab ist auf das Sehen bei hohem Lichteinfall

spezialisiert. Bei Dunkelheit vermitteln die anderen 6 Rhabdomere den Seheindruck, jedes

dieser 6 Rhabdomre ist einzeln mit einem aus 6 benachbarten Ommatidien konvergent

verschaltet.

Wir haben die folgenden Versuche am Auge der Heuschrecke gemacht!

Bei dem ersten 1. Versuch soll die Amplitude in Abhängigkeit von der Intensität gemessen

werden.

Im 2. Versuch wurde die Latenzzeit und die Flimmerfunktionsfrequenz in Abhängigkeit von

der Intensität untersucht.

Die Messung der Frequenzgangfunktion und des Adaptionsverhaltens wurden nicht

durchgeführt.

Adaptionslicht

Versuchsanordnung:

Sektorscheibe Neutral-Grau-Filter

motor

Photoverschluß Heuschreckenauge

Reizlicht Photozelle halbdurchlässige

Spiegel

+

------

Verstärker

CH 1

CH 2

Oszilloskop

Versuch 1: Amplitude in Abhängigkeit von der Intensität

Durchführung:

Der Abpräparierte Heuschreckenkopf wird auf eine vorgesehene Vorrichtung in eine dunkle

Box gelegt, den Faradaykäfig. Bei diesem Versuch wird immer von dem Dunkel-ERG

ausgehend gemessen. Um die Abhängigkeit der Amplitude von der Intensität zu messen,

werden verschiedene Neutralfilter verwendet.

1. Messung ohne Filter = 100% Lichtdurchlässigkeit

2. Messung mit Filter, der noch 10% Licht durch läßt

3. Messung mit Filter, der noch 1% Licht durch läßt

100% 10%

1%

mV

36,8

21,6

12,8

Auswertung:

Wie man den oben aufgeführten Werten entnehmen kann, wächst die ERG-Amplitude mit

zunehmender Lichtreizstärke. Die Dauer der Potentialänderung bleibt jedoch annähernd

gleich, unabhängig von der Lichtreizstärke.

Wenn man zusätzlich die Werte der Fliege hätte, so könnte man vergleichen und feststellen,

daß die Werte der Fliege und die der Heuschrecke sehr unterschiedlich sind. Die

Amplitudendiffrenz bei schnell fliegenden Insekten (Fliege) ist höher als bei langsam

fliegenden Insekten (Heuschrecke). Auch die Potentialänderung dauert bei der Fliege länger

als bei der Heuschrecke.

Das ERG der Heuschrecke ist monophasisch, d.h. der Graph hat nur einen Tiefpunkt oder nur

einen Hochpunkt = on-Antworten ( Impulssalve bei Reizbeginn, anschließend Abfall der

Impulsfrequenz bis auf ein der jeweiligen Reizstärke entsptechendes Niveau).

Die Potentialänderung bei der Heuschrecke ist negativ und ist bei 100% Licht größer, als bei

1% Licht.

Bei Belichtung nimmt das Membran-Ruhepotential zunächst stark ab, Depolarisation (im

Gegensatz zu Vertebraten, hier hyperpolarsiert die Zelle) um anschließend einen von der

Intensität des Lichtreizes abhängigen, etwas höheren, stationären Wert einzunehmen.

Genau diese Abhängigkeit der Amplitude von der Reizintensität kann man auf den drei

Ausdrucken erkennen!

Versuch 2: Messung der Latenzzeit und der Frequenzgangfunktion in Abhängigkeit von der

Intensität

Durchführung:

Die Versuche werden am selben Aufbau wie bei Versuch 1 durchgefügrt.

Die Zeitablenkung des Oszilloskops wird verändert, so daß man das ERG mit größerer

zeitlicher Auflösung näher betrachten kann.

Die Reizung erfolgt wieder mit verschiedenen Lichtintensitäten (100%, 10%, 1%)