Anatomia del Corpo  Altri organi

 

Pesci - Altri Organi

Organi elettrici
Elettroricettori

I pesci dotati di organi elettrici sono in grado di rilevare, filtrare e mappare le variazioni del campo elettrico nell'ambiente, grazie a ricettori di derivazione neuromastica,  dovute agli impulsi elettrici prodotti da prede nelle vicinanze e che vengono rilevati da una serie di organi di senso.
Quando il sistema è  attivato, coinvolge un organo elettrico (che genera impulsi di corrente sotto controllo centrale), una serie di organi di senso specializzati (che rilevano il campo elettrico), e il cervello (che analizza i segnali rispetto alla loro struttura spaziale e temporale).
Il sistema elettroricettore è una serie di molti sensoriali primari organizzati in piccoli organi di senso, ampiamente dispersi, collegati ad assoni afferenti al cervello attraverso i nervi della linea laterale.
Gli elettroricettori possono essere a forma di ampolla (vedi Ampolle di Lorenzini) o tubolari.

 

Le ampolle sono costituite da una ampolla epidermica, la quale contiene un epitelio sensoriale connesso con la superficie del corpo da un canale ripieno di un mucopolisaccaride gelatinoso buon conduttore di elettricità (ha una delle più alte capacità di conduttività protonica di qualsiasi materiale biologico - WP).
Le ampolle possono essere considerate un'estensione del sistema della linea laterale, tanto da avere lo stesso tipo di cellule sensoriali ed essere innervate dal ramo anteriore; non percepiscono le vibrazioni esterne, ma in compenso costituiscono un efficiente sistema di elettroricezione capace di percepire i deboli campi elettrici esterni prodotti dai muscoli e dai nervi delle altre specie.

 

Ogni ampolla contiene un singolo strato di cellule recettrici, separate da cellule di supporto. Le facce apicali delle cellule recettrici hanno una piccola area superficiale ricca di canali del calcio dipendenti dal voltaggio (innescano la depolarizzazione) e canali del potassio attivati ​​dal calcio (successiva ripolarizzazione).
Le ampolle rispondono a inversioni locali della polarità elettrica e poiché la parete del canale ha una resistenza molto elevata, tutta la differenza del potenziale d'azione, tra il poro del canale e l'ampolla, passa attraverso l'epitelio.
Le membrane basali delle cellule recettrici hanno una resistenza inferiore, di conseguenza la maggior parte del voltaggio passa attraverso le facce apicali, eccitandole e generando un flusso di calcio che depolarizza le facce basali. Si ottiene così una polarità negativa all'interno del loro lume, che innesca un cambiamento elettrico delle cellule sensoriali e una successiva ripolarizzazione, grazie ai canali di Potassio attivati dalla conduttanza del calcio.
Per quanto sopra, viene innescato  un rilascio presinaptico di calcio e di un neurotrasmettitore sulle fibre nervose afferenti, che il cervello va a decifrare.
La sensibilità delle ampolle ai campi elettrici è elevatissima, tanto da riuscire, in alcune specie di squali, a percepire un campo elettrico di 5 nanvolt/cm2.

Le ampolle hanno anche un ruolo nella navigazione dei pesci nell'acqua, Infatti durante il nuoto dei pesci  alcuni conduttori dorso ventrali  percepiscono delle correnti indotte, generate dall'interazione con le linee di forza del campo magnetico terrestre. Grazie a questa interazione i pesci sono in grado si seguire una specie di pista magnetica.
Gli elettroricettori vengono utilizzati in alcune specie anche per comunicare (grazie a differenze di frequenza e ampiezza degli impulsi elettrici), fra individui giovani, tra maschii e femmine in compartecipazione col sistema ormonale, fra adulti in competizione territoriale o nelle interrelazioni strette nelle specie gregarie. 
In condizioni normali i pesci elettrici nuotano per ondulazioni delle pinne mediane, con il corpo teso, in modo da non creare perturbazioni del proprio campo elettrico

Organi produttori di elettricità

 


Alcune specie sono in grado di emettere forti scariche elettriche (per es. Torpedo nobiliana)  per difendersi, ma anche attaccare le prede.
La corrente elettrica è prodotta da organi costituiti da cellule specializzate (placche-) derivate dalle cellule muscolari.
Ciascuna placca è una struttura a disco o cilindro (Elettrociti), di cui è innervata solo una faccia. Il lato opposto è profondamente piegato in protuberanze digitate. Ciascuna placca è alloggiata in un materiale gelatinoso. Le piastre, numerose ed orientate allo stesso modo, sono collegate in serie (e in parallelo, es. pesce siluro). Si trovano sotto la pelle, su entrambi i lati del corpo, generalmente nella parte posteriore.

Il potenziale elettrico di ciascun elettrocito (ca. 100 mV) è attivato da una pompa di membrana Na +/K+.

In stato di riposo la membrana cellulare della faccia nervosa delle placche, per la maggiore concentrazione di ioni sodio al suo esterno e ioni potassio al suo interno, è polarizzata con carica + esterna e - interna (l'interno di ciascun elettrocita è carico negativamente  rispetto alle due superfici esterne)
Ogni scarica è comandata da uno speciale nucleo cerebrale che riceve e integra più input (es. dagli elettroricettori e dal nervo ottico) e di solito viene trasmessa attraverso una o più sinapsi nel tronco encefalico e di nuovo nel midollo spinale, oltre all'ultima giunzione tra l'assone efferente e l'elettrocita.

La stimolazione colinergica modifica la permeabilità ionica della faccia nervosa-ioni Na dall'esterno all'interno - quindi diventa positiva all'interno e negativa all'esterno.
La membrana vascolare, non innervata, non modifica il proprio tipo di polarizzazione; offrendo una bassa resistenza interna facilita la conduzione elettrica fra le placche sovrapposte (dischi pila voltaica) al momento dell'inversione della polarizzazione-acetilcolina- le placche si mettono in serie e si ha quindi una forte scarica elettrica; poi la pompa del sodio delle placche non più stimolate riporta l'eccesso di ioni Na all'esterno.

I nervi che governano gli organi elettrici provocano scariche simultanee di tutte le piastre ad alta frequenza (da 50 a 1000/sec.).
Una scarica elettrica può raggiungere  i 220 volt nel Torpedo nobiliana, i 350 volt nel Malapterurus electricus, più di 700 volt nell'Anguilla elettrica Electrophorus electricus.

Famiglie di pesci elettrici a elevato potenziale con funzioni di stordimento delle prede e e per la difesa:
. Torpedinidi (220 V, muscolatura branchiale, direzione della corrente ventro‑dorsale)
. Malapteruridi (350 V, musc. superficiale del tronco, direz. cefalo‑caudale)
. Electroforidi 650 V, musc. assiale, direz. caudo‑cefalica)
. Uranoscopidi (50 V, musc. oculare, direz. dorso‑ventrale)

Gli organi elettrici di molti pesci sono troppo deboli per predare, però vengono utilizzati come dispositivi di segnalazione  emettendo un treno continuo di segnali elettrici per rilevare gli oggetti nell'acqua circostante. Il sistema funziona come un radar e richiede che i pesci abbiano anche degli elettroricettori (situati nella pelle) in grado di recepire le distorsioni dei campi elettrici generati da altri organismi.
 

Pesci elettrici a basso potenziale (4‑16 V)
. 2-4 bande di tessuto muscolare lungo la coda (Raiidi) o il tronco
. direzione della corrente caudo‑cefalica (Gymnarchus), cefalo‑caudale (Raja) o ambedue (Gimnotidi)
. variazioni di frequenza fra 50 (min. 2) e 300 Hz (max 1700 in Sternarchus)
. popolazioni del tutto simili morfologicamente possono essere attribuite a specie diverse grazie alle differenze negli schemi di produzione elettrica
. Famiglie: Petromizontidi, Raiidi, Mormiridi, Gimnarchidi, Gimnotidi, Apteronotidi, Ranfictiidi

 The Electrophysiology of Electric Organs of Marine Electric Fishes II. The electroplaques of main and acccessory organs of Narcine brasiliensis M. V. L. BENNETT and H. GRUNDFEST

An electric generator using living Torpedo electric organs controlled by fluid pressure-based alternative nervous systems - YoTanaka, S. Funano, Y. Nishizawa, N. Kamamichi, M. Nishinaka & T. Kitamori

Electric Organ Discharge - BERND KRAMER - University of Regensburg, Institute of Zoology, Regensburg, Germany

Electric organs in fishes-Asmita Roy

Electric organs in fishes - Dinesh Kumar - mA. P. - Departiment of zoology Multanimal Modi College - Modinagar

The diversity and evolution of electric organs in Neotropical knifefshes - Isabelle E. Bray, Ilham J. J. Alshami and Tetsuhiro Kudoh

On the function and evolution of electric organs in fish -  W.  LISSMANN - Department of Zoology - Cambridg

Electric organs

knowledge.electrochem.org/encycl/art-f01-fish.htm

en.wikipedia.org/wiki/Ampullae_of_Lorenzini

Electric organ discharge and electric images during electrolaction -  C.ASSAD1, B. RASNOW,  P. K. STODDARD - D.El. Engineering and D. Biology, California Institute of Technology, Pasadena -  Department of Biological Sciences, Florida International University, Miami


Colapesce è nell'abisso dell'anima - Realizzazione: Alberto Biondi - PN 

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