29/06/2012 - Photonenkristalle, die das Licht, das sie empfangen, mit 10 multiplizieren

Menéame

In einer dunklen und dunkeln Umgebung kann es nützlich sein, besser zu sehen als die anderen Tiere. Ein Team von Wissenschaftlern hat eine Struktur in der Netzhaut des Elefantenfisches entdeckt, die es ihm ermöglicht, die beiden Arten von Fotorezeptoren im Auge zu sehen, Kegel und StöckeZur gleichen Zeit.

Der Elefantfisch hat eine Nase in Form eines Rüssels und bewohnt in den süßen, warmen und leicht erleuchteten Gewässern Afrikas. Diese Wirbeltiere verwenden elektrische Impulse, um mit dem Umfeld um sie herum zu interagieren, aber im Gegensatz zu anderen Tieren, die vollständig an die Dunkelheit angepasst sind, haben sie Augen und hängen von ihrem Sehvermögen ab, um sich zu orientieren.

"Das Auge dieses Fisches hat eine sehr eigenartige Struktur, die es ihm ermöglicht, in einer dunklen Umgebung, in der man kaum verschwommene Formen kennt, zuverlässig große sich bewegende Objekte zu sehen," erklärt SINC Andreas Reichenbach, Forscher an der Universität Leipzig und einer der Autoren der Studie, die in Science veröffentlicht wird.

Das Team von Moritz Kreysing, Forscher an der Universität Cambridge, hat gezeigt, dass die Netzhaut des Elefantenfisches (Gnathonemus petersii) so organisiert ist, dass die beiden Arten von Fotorezeptoren, Stöcke und Kegel gleichzeitig funktionieren. "Die Kegel sind in einer Tasse geformt, die aus einer Reihe von Parabolkristallen besteht, die Licht reflektieren, und die Stöcke sind hinter diesen Reflektoren," erklärt Reichenbach.

Diese Struktur kann die wahrgenommene Lichtintensität um das Zehnfache verstärken. „Eine so große Verstärkung wurde erstmals dokumentiert“, erklärt Reichenbach. „Das Katzenauge kann die Lichtwahrnehmung höchstens verdoppeln.“

Ein ganz besonderes Auge

Die Netzhaut von fast allen Wirbeltieren enthält zwei Arten von Photorezeptoren, die bei unterschiedlichen Lichtintensitäten aktiviert werden. "In der Nacht erkennen die Stöcke die geringe Klarheit, die es gibt, während sie tagsüber gesättigt sind und die Sicht von den Kegeln getragen wird," so Reichenbach.

"Nachts erkennen die Stöcke, wie wenig Klarheit vorhanden ist, während sie im Laufe des Tages gesättigt sind und die Sicht von den Kegeln getragen wird."

Tatsächlich behaupten Wissenschaftler, dass es "einen sehr engen Grad an Intensität gibt, in dem die beiden Rezeptoren gleichzeitig aktiv sind: beim Menschen geschieht es während des Sonnenuntergangs." Aber in der dunklen und dunkeln Umgebung des Elefantenfisches ist diese Art von Vision ein Vorteil, "da sie den ganzen Tag genutzt werden kann," sagt der Experte.

Die Tatsache, dass in der Netzhaut des Elefantenfisches gleichzeitig die beiden Arten von Photoreceptoren aktiviert werden, ermöglicht es Ihnen, eine breite Palette von Wellenlängen zu erfassen. Darüber hinaus "sind die Kegel sehr empfindlich auf rotes Licht und sogar auf Infrarotspektrum, und das ist genau die Art von Licht, das in der Lage ist, in die Tiefen einzudringen," sagt Reichenbach.

Dieser Fisch wurde von seinem elektrosensorischen Organ sehr studiert, "aber wir wussten, dass dieser Sinn es ihm nicht erlaubte, einen Raubtier zu erkennen, der von ihm durch eine lange Entfernung getrennt ist," erklärt SINC Carlos Mora-Ferrer, Forscher an der Universität Mainz und spanische Eltern. "Wir beschlossen also, seine Augen zu studieren, die sich als sehr, sehr besonders erwiesen haben," schließt der Wissenschaftler.

Von Fischen zum Menschen

"Eine der größten Fragen, die mir in Bezug auf meine Fischforschung gestellt werden, ist, wie wichtig sie für den Menschen ist," erklärt Mora-Ferrer. Obwohl der Wissenschaftler der Ansicht ist, dass nicht nur das, was mit dem Menschen zu tun hat, untersucht werden sollte, ist es wichtig, "die visuellen Parameter zu verstehen, die in einem weniger "evolutionierten" Tier existieren, um die Netzhautkreisläufe beim Menschen zu verstehen."

Mora-Ferrer's Grundlagenforschung liefert Informationen über "wie Zellen für die verschiedenen Arten von Sehvermögen kodieren und wie sie ersetzt und geschützt werden können," so der Experte. Jede Technik, die dazu dient, die Netzhaut zu ersetzen oder Sehstörungen zu verbessern "benötigt Algorithmen zum Bau von visuellen Prothesen und technologischen Erfindungen auf Grundlage der Grundlage der Grundlagenforschung," schließt der Forscher.

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Bibliographische Referenz:

Kreysing M.; Pusch R.; Haverkate D.; Landsberger M.; Engelmann J.; Ruiter J.; Mora-Ferrer A.; Ulbricht E.; Grosche J.; Franze K.; Streif S.; Schumacher S.; Makarov F.; Kacza J.;  Guck J.; Wolburg H.; Bowmaker J.K.; von der Emde G.; Schuster S.; Wagner H.J.; Reichenbach A.; Francke M. “Animal Perception of Seasonal Thresholds: Changes in Elephant Movement in Relation to Rainfall Patterns”. Science 336: 1700-1703, junio 2012. DOI:10.1126/science.1218072

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