Stichting De Traditie -
Cultureel
Erfgoed
Utrecht - Wetenschap
Vergelijkende Dierfysiologie - Elektroreceptieve vissen
Aan het oppervlak van in water gedompelde metaaldraden ontstaan corrosiestroompjes die door sommige vissoorten kunnen worden waargenomen. De in het water opgewekte potentiaalverschillen liggen in het micro- en millivoltbereik. De gevoeligheid voor zulke stroompjes werd in 1917 voor het eerst beschreven voor dwergmeervallen door Parker & van Heusen. In 1935 ontdekte Dijkgraaf een soortgelijk verschijnsel bij haaien tijdens een onderzoekstage aan het Zee-Aquarium te Napels, maar pas in 1962 realiseerde hij zich dat deze stroompjes door speciaal daar op afgestemde zintuigen worden gedetecteerd. De onderzoekingen van Lissmann (1958) en Murray (1962) zorgden daarbij voor het doorbreken van dit inzicht. Vanaf 1962 werd een onderzoeklijn naar de elektroreceptieve vermogens van vissen in gang gezet, die zou eindigen in 2006. Lees meer.....
Dat sommige vissen elektrische schokken kunnen geven wisten de oude Grieken en Egyptenaren al. Pas enkele eeuwen geleden werd in Zuid-Amerika door westerlingen ook de sidderaal ontdekt; een vissoort die elektrische schokken van een paar honderd volt sterkte kan afgeven. De organen van de ‘sterk elektrische vissen' zijn makkelijk herkenbaar bij dissectie. Het vreemde is echter dat soortgelijke organen in een wat kleinere uitvoering gevonden zijn bij vissoorten, die geen elektrische ontlading leken te produceren. In 1951 echter ontdekte Lissmann dat deze organen wel degelijk een ontlading afgaven, maar veel zwakker, slechts enkele volts sterk. Het is de verdienste van Lissmann geweest dat hij als eerste aannemelijk gemaakt heeft dat bij deze zwak elektrische ontladingen een zintuigsysteem hoort dat allerlei gegevens over de omgeving via elektrische velden kan opnemen (videoclips). Tot de pioniers op dit gebied behoort ook Thomas Szabo, in 1969 benoemd tot tijdelijk lector Vergelijkende Fysiologie te Utrecht.
Er zijn globaal gezien twee typen elektrosensorische organen: ampulvormige en knolvormige. De knolvormige zijn afgesloten holten onder de huid; zij zijn afgestemd op het detecteren van de kortdurende - ms - ontladingen van elektrische organen. De ampulvormige daarentegen zijn afgestemd op laagfrequente velden; doorgaans met frequenties beneden de 100 Hz. De zintuigen voor elektrische velden waren al eeuwen terug morfologisch beschreven, maar werden beschouwd als mechanische zintuigen of klieren. Elektrofysiologisch onderzoek van de ampullen van Lorenzini toonde onder andere de gevoeligheid voor elektrische prikkels aan. Pas gedragsonderzoek liet zien waarvoor de zintuigen gebruikt werden: orientatie, navigatie, lokalisatie van prooien en communicatie.
Het duurde lang voordat begrepen werd wat de biologisch adequate prikkel van de ampulvormige organen was. Daarvoor moest eerst de bezoekende (1969) Nobelprijswinnaar Sir John Eccles opperen dat de gelijkspanningen van het kieuw-epitheel wel eens een biologisch adequate prikkel zou kunnen zijn voor de ampullaire organen. Vóór die tijd werd het zoekbeeld bepaald door Lissmann's suggestie dat spierpotenitalen van zwemmende of ademende prooidieren de adequate prikkels zouden zijn; een totaal ander frekwentiebereik dus. Dijkgraaf zelf dacht overigens lange tijd dat de reactie van zijn haaien op het ijzerdraadje dat in water gedompeld werd te maken had met lekstromen van het lichtnet.
Het elektroreceptie-onderzoek aan het Laboratorium voor Vergelijkende Fysiologie van de Universiteit Utrecht betrof voornamelijk de elektrische gevoeligheid van vissen die zelf geen elektrische organen hebben, zoals haaien en meervallen. De resultaten van dit onderzoek zijn toegankelijk via de desbetreffende onderzoekprotocollen, studentenverslagen, dissertaties, en publicaties. Een volledige lijst van alle publicaties van het Laboratorium voor Vergelijkende Fysiologiie van 1915-1995 is tevinden op de webpagina 80 jaar Vergelijkende Fysiologie. Een specialiteit van de Utrechtse onderzoekers was het elektrofysiologisch bestuderen van het zoveel mogelijk intacte dier. Dit werd gerealiseerd door met behulp van geïmplanteerde elektroden zenuwactiviteit te registreren bij vrijzwemmende dieren, en door niet-invasief het informatietransport in een enkele elektroreceptor zenuwvezel te volgen bij gesedeerde meervallen.
20200116