Die Physiologie der Spaltsinnesorgane

Summary

• 1. The various cuticular auxiliary structures of the slit sense organ of the spider are examined for their respective importance in stimulus conduction. Electrophysiological, electronmicroscopical, as well as model experiments show that all structural parts are specifically well adapted to transform the adequate input stimulus into deformation of the receptor and to focus it on the dendrite (Pigs. 3 and 15).

• 2. According to electrophysiological experiments with different organs a compression of the slit is the decisive mechanical event leading to a nervous response (Figs. 5, 6 and 9). A dilatation is usually ineffective; only in rare cases it results in a comparatively small response. This finding can be interpreted in terms of functional morphology. In addition these results correspond well with previously collected data on the deformability of the slit and its directional characteristics. The same interpretation provides an understanding of the topographical peculiarities of the lyriform organ on the metatarsus. Tonic stimulation shows that the receptor is of the slowly adapting type (Figs. 7 and 9).

• 3. The covering membrane of the slit is the next station for the stimulus on its way to the dendrite. Its thinness as well as its pronounced curvature, which enhances the moment of bending, make it very liable to deformation which in turn results from a deformation of the slit proper (Fig. 11).

• 4. The tip of the longer of the two dendrites is essential in receiving the (already transformed) mechanical stimulus. It is located in an area of the covering membrane which is outstanding in its deformability for the following reasons: a) the covering membrane's curvature is higher here than elsewhere; b) it is at the deepest point of the curvature where the moment of bending is greatest; c) it is characterized by the presence of the coupling cylinder, which contains the dendritic end and which further enlarges the covering membrane's deformation under adequate load (Figs. 12 and 13).

• 5. In all likelihood the event leading to mechano-electrical transduction is the deformation of the dendrite caused by a monoaxial compression force in a direction perpendicular to the long axis of the slit. Stretching (lifting, resp.) of the dendrite is ineffective (Fig. 15).

• 6. Some of the results are discussed in terms of their relevance for campaniform sensilla, the analogous organs in insects.

Zusammenfassung

• 1. Die Gestalt der verschiedenen cuticularen Hilfsstrukturen des Spaltsinnesorgans von Spinnen wird auf ihre jeweilige Bedeutung für die Reizleitungsvorgänge hin untersucht. Elektrophysiologische, elektronenmikroskopische sowie Untersuchungen an Modellen weisen sie in allen Fällen als besonders geeignet aus, den organadäquaten Eingangsreiz in Verformung umzusetzen und auf das Dendritenende zu fokussieren (Abb. 3 und 15).

• 2. Nach elektrophysiologischen Experimenten führt die Kompression der Spalte zur nervösen Aktivität der Receptoren (Abb. 5, 6 und 9). Dilatation vermochte das Spaltsinnesorgan nur in wenigen Einzelfällen und dann mit erheblich geringerer Wirksamkeit zu erregen. Dieser Befund ist funktionsmorphologisch deutbar. Er steht überdies in Einklang mit früher gewonnenen Daten zur Verformbarkeit und Richtcharakteristik des Spaltes und ermöglicht die Interpretation der topographischen Besonderheiten des metatarsalen lyraförmigen Organs. Tonische Reizung weist die Spaltsinnesorgane als langsam adaptierend aus (Abb. 7 und 9).

• 3. Nach dem cuticularen Spalt ist die ihn bedeckende Membran die nächste Station des Reizes auf dem Wege zum Dendriten. Aufgrund ihrer geringen Stärke und starken Wölbung, welche das Biegemoment erhöht, wird sie bei Spaltkompression besonders leicht verformt (Abb. 11).

• 4. Für die Reizaufnahme ist das Ende des längeren Dendriten wesentlich. Es endigt in einem Areal der Deckmembran, das sich aus folgenden Gründen wiederum durch besonders große Verformung bei Spaltkompression auszeichnet: a) Bereits im Ruhezustand ist die Deckmembran hier stärker gewölbt als anderswo; b) es befindet sich im tiefsten Bereich der Membranwölbung, wo das belastungsinduzierte Biegemoment am größten ist; c) es ist durch den sog. Koppelungszylinder gekennzeichnet, in dem das Dendritenende steckt und der eine weitere Steigerung der Membrandurchbiegung bei Belastung bewirkt (Abb. 12 und 13).

• 5. Der transduktionseinleitende Vorgang am Dendritenende selbst ist sehr wahrscheinlich dessen Verformung durch einachsig und senkrecht zur Spaltlängsachse einwirkende Kompressionskräfte, nicht jedoch seine Streckung (Abb. 15).

• 6. Einige Ergebnisse werden im Hinblick auf die campaniformen Sensillen, die analogen Organe der Insekten, diskutiert.