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Teilen die Augenmuskeln den gleichen Nerv?

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Wenn ich versuche, mein Auge zu drehen, drehen sich beide Augen um denselben Betrag und in dieselbe Richtung (offensichtlich).

Ich frage mich, ob es möglich ist, jedes Auge separat zu steuern. Ich habe noch nie jemanden gesehen, der das kann (außer einigen Bildern im Internet, bei denen ich nicht sicher bin, ob es sich um digitale Bearbeitungen einfach zum Spaß handelt).

Ist es möglich? Wenn nicht, warum? Liegt es daran, dass beide vom selben Nerv gesteuert werden? Oder liegt es einfach daran, dass wir es nicht gewohnt sind und es super schwierig (aber möglich) ist?


Jedes Auge wird separat gesteuert. Für jedes Auge treten drei Hirnnerven am Gehirn aus, um die sogenannten extraokularen Muskeln zu steuern. Dass wir normalerweise beide Augen in eine Richtung bewegen, liegt daran, dass unser Gehirn so trainiert ist. Trotzdem bewegen wir manchmal jedes Auge einzeln, zum Beispiel wenn wir ein Objekt betrachten, das unserem Gesicht sehr nahe ist (Konvergenz). Ich wundere mich, dass Sie es selbst nicht bemerkt haben, da es eine ziemlich häufige Augenbewegung ist. Darüber hinaus können Sie Ihr Gehirn trainieren, andere, eher ungewöhnliche Bewegungen auszuführen, wie Sie in diesem Video sehen können.


Grundsätzlich gibt es vier verschiedene Arten von Augenbewegungen:

  1. reibungslose Verfolgung (Denken Sie daran, einem sich bewegenden Ziel mit beiden Augen zu folgen, beachten Sie, wie glatt die Bewegung ist)

  2. Sakkaden (Denken Sie daran, Ihre Augen ohne Fixierung auf ein bestimmtes Ziel zu bewegen, beachten Sie, wie ruckartig die Bewegung ist)

  3. Vergenz (die andere Antwort erwähnte "Konvergenz", dies ist ein Beispiel für eine Vergenzbewegung)

  4. vestibulookuläre Bewegungen (dies sind hauptsächlich Reflexbewegungen, die vom "Lageerfassungsapparat" des Innenohrs abhängen)

Die motorische Steuerung der Augäpfel (Globus) wird auf recht komplexe Weise über den dritten, vierten und sechsten Hirnnerv vermittelt. Die koordinierte Bewegung der Augäpfel wird neurologisch in a . vermittelt Ja wirklich komplexe Weise, an der mehrere Gehirn- und Hirnstammzentren (Kerne) beteiligt sind.

Um dies im Detail zu untersuchen, braucht man wirklich ein gutes Lehrbuch der Neurowissenschaften. Für das, was es wert ist, habe ich eine Webreferenz gefunden, die das Wesentliche abdeckt: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK10991/


Augenbewegungen

Charles J. Bruce, Harriet R. Friedman, in Encyclopedia of the Human Brain, 2002

IV.A.5 Schaltung 5. Geschwindigkeitsspeicherung

Die VOR-Adaption bei längerer Rotation im Dunkeln spiegelt die Adaption des vestibulären Schallkopfs in den Bogengängen wider. Bei genauerer Betrachtung dieses Phänomens zeigt sich jedoch, dass sich der Vestibularapparat mit einer Zeitkonstante von 6 Sekunden schnell anpasst, die reflexive Augenbewegung jedoch mit einer viel längeren Zeitkonstante (15–30 Sekunden) ( Abb. 9C.1). Der Grund dafür ist, dass ein zentraler neuraler Prozess das vestibuläre Signal speichert, wodurch eine veriderische Darstellung der Kopfbewegung bereitgestellt wird, als dies durch das rohe VIII. Nervensignal bereitgestellt wird.

Dieser Geschwindigkeitsspeicherkreis speichert sowohl die optokinetische als auch die vestibuläre Geschwindigkeit (weil sie im Vestibulariskern zusammengeführt werden). Tatsächlich stoppt die OKR nicht sofort mit der Beendigung der OK-Stimulation, sondern setzt sich in derselben Richtung einige Sekunden nach dem Erlöschen der Lichter fort ( Fig. 9C.2). Diese Fortsetzung wird als optokinetischer Afternystagmus (OKAN) bezeichnet. Somit ist der OKR wie das Aufladen einer Batterie: Es dauert mehrere Sekunden Stimulation, bis der OKR seine Asymptotengeschwindigkeit erreicht ( Abb. 9C.2 ) und nach Beendigung der optokinetischen Stimulation ein robustes OKAN gewährleistet.

Dieser Geschwindigkeitsspeicherung liegt ein weiterer Aspekt der Symbiose zwischen VOR und OKR bezüglich der Beendigung längerer Kopfrotationen zugrunde. Wird der VOR angepasst, wenn die Rotation stoppt, bewegt sich die Kanalendolymphe weiter und erzeugt einen starken VOR in die entgegengesetzte Richtung, der als „postrotatorischer Nystagmus“ bezeichnet wird ( Abb. 9C.1). Sie geht mit Gleichgewichtsverlust und Schwindel einher und dauert mehrere Sekunden. Postrotatorischer Nystagmus lässt sich jedoch am besten durch Rotation im Dunkeln demonstrieren, sodass keine optokinetische Stimulation erfolgen kann. Tatsächlich gibt es nach der Rotation im Licht normalerweise kein Problem (Abb. 9C.3), da OKAN dazu dient, den postrotatorischen Nystagmus aufzuheben.


Inhalt

Abgeleitet vom griechischen ἀνατομή Anatomieē "Dissektion" (von ἀνατέμνω anatémn "Ich schneide auf, schneide auf" von ἀνά aná "oben" und μνω témnō "Ich schneide"), [5] Anatomie ist die wissenschaftliche Untersuchung der Struktur von Organismen einschließlich ihrer Systeme, Organe und Gewebe. Es umfasst das Aussehen und die Position der verschiedenen Teile, die Materialien, aus denen sie zusammengesetzt sind, ihre Lage und ihre Beziehungen zu anderen Teilen. Die Anatomie unterscheidet sich deutlich von der Physiologie und Biochemie, die sich jeweils mit den Funktionen dieser Teile und den beteiligten chemischen Prozessen befassen. Ein Anatom beschäftigt sich beispielsweise mit Form, Größe, Lage, Struktur, Blutversorgung und Innervation eines Organs wie der Leber, während sich ein Physiologe mit der Produktion von Galle, der Rolle der Leber bei der Ernährung und der Regulation von Körperfunktionen. [6]

Die Disziplin der Anatomie kann in eine Reihe von Zweigen unterteilt werden, darunter die makroskopische oder makroskopische Anatomie und die mikroskopische Anatomie. [7] Die grobe Anatomie ist die Untersuchung von Strukturen, die groß genug sind, um mit bloßem Auge gesehen zu werden, und umfasst auch die oberflächliche Anatomie oder Oberflächenanatomie, die Untersuchung der äußeren Körpermerkmale. Mikroskopische Anatomie ist die Untersuchung von Strukturen im mikroskopischen Maßstab, zusammen mit der Histologie (der Untersuchung von Geweben) und der Embryologie (der Untersuchung eines Organismus in seinem unreifen Zustand). [3]

Die Anatomie kann sowohl mit invasiven als auch nicht-invasiven Methoden untersucht werden, mit dem Ziel, Informationen über den Aufbau und die Organisation von Organen und Systemen zu erhalten. [3] Zu den verwendeten Methoden gehören die Dissektion, bei der ein Körper geöffnet und seine Organe untersucht werden, und die Endoskopie, bei der ein mit einer Videokamera ausgestattetes Instrument durch einen kleinen Einschnitt in die Körperwand eingeführt und zur Erkundung der inneren Organe und anderer Strukturen verwendet wird . Angiographie mit Röntgenstrahlen oder Magnetresonanz-Angiographie sind Methoden zur Darstellung von Blutgefäßen. [8] [9] [10] [11]

Der Begriff "Anatomie" wird im Allgemeinen verwendet, um sich auf die menschliche Anatomie zu beziehen. Im Rest des Tierreichs finden sich jedoch im Wesentlichen die gleichen Strukturen und Gewebe, und der Begriff umfasst auch die Anatomie anderer Tiere. Der Begriff Zootomie wird manchmal auch verwendet, um sich speziell auf nicht-menschliche Tiere zu beziehen. Struktur und Gewebe von Pflanzen sind unterschiedlicher Natur und werden in der Pflanzenanatomie untersucht. [6]

Das Königreich Animalia enthält vielzellige Organismen, die heterotroph und beweglich sind (obwohl einige sekundär einen sessilen Lebensstil angenommen haben). Die meisten Tiere haben Körper, die in separate Gewebe differenziert sind, und diese Tiere werden auch als Eumetazoen bezeichnet. Sie haben eine innere Verdauungskammer, mit einer oder zwei Öffnungen werden die Gameten in mehrzelligen Geschlechtsorganen produziert, und die Zygoten schließen in ihrer Embryonalentwicklung ein Blastula-Stadium ein. Metazoen umfassen nicht die Schwämme, die undifferenzierte Zellen haben. [12]

Im Gegensatz zu Pflanzenzellen besitzen tierische Zellen weder eine Zellwand noch Chloroplasten. Vakuolen, wenn vorhanden, sind in größerer Zahl und viel kleiner als die in der Pflanzenzelle. Das Körpergewebe besteht aus zahlreichen Zelltypen, einschließlich denen, die in Muskeln, Nerven und Haut vorkommen. Jedes hat typischerweise eine Zellmembran, die aus Phospholipiden, Zytoplasma und einem Kern besteht. Alle verschiedenen Zellen eines Tieres stammen aus den embryonalen Keimblättern. Die einfacheren Wirbellosen, die aus zwei Keimblättern des Ektoderms und des Endoderms gebildet werden, werden als diploblastisch bezeichnet und die weiter entwickelten Tiere, deren Strukturen und Organe aus drei Keimblättern gebildet werden, werden als triploblastisch bezeichnet. [13] Alle Gewebe und Organe eines triploblastischen Tieres stammen aus den drei Keimblättern des Embryos, dem Ektoderm, Mesoderm und Endoderm.

Tierisches Gewebe kann in vier Grundtypen eingeteilt werden: Binde-, Epithel-, Muskel- und Nervengewebe.

Bindegewebe Bearbeiten

Bindegewebe sind faserig und bestehen aus Zellen, die zwischen anorganischem Material, der extrazellulären Matrix, verstreut sind. Bindegewebe formt Organe und hält sie an Ort und Stelle. Die Haupttypen sind lockeres Bindegewebe, Fettgewebe, faseriges Bindegewebe, Knorpel und Knochen. Die extrazelluläre Matrix enthält Proteine, von denen Kollagen das wichtigste und am häufigsten vorkommende ist. Kollagen spielt eine wichtige Rolle bei der Organisation und Erhaltung von Geweben. Die Matrix kann modifiziert werden, um ein Skelett zu bilden, um den Körper zu stützen oder zu schützen. Ein Exoskelett ist eine verdickte, starre Kutikula, die durch Mineralisierung wie bei Krebstieren oder durch die Vernetzung ihrer Proteine ​​wie bei Insekten versteift wird. Ein Endoskelett ist intern und bei allen entwickelten Tieren sowie bei vielen weniger entwickelten Tieren vorhanden. [13]

Epithel Bearbeiten

Epithelgewebe besteht aus dicht gepackten Zellen, die durch Zelladhäsionsmoleküle aneinander gebunden sind, mit wenig interzellulärem Raum. Epithelzellen können Plattenepithelzellen (flach), quaderförmig oder säulenförmig sein und ruhen auf einer Basallamina, der oberen Schicht der Basalmembran, [14] die untere Schicht ist die retikuläre Lamina, die neben dem Bindegewebe in der extrazellulären Matrix sekretiert wird Epithelzellen. [15] Es gibt viele verschiedene Epitheltypen, die einer bestimmten Funktion angepasst sind. In den Atemwegen gibt es eine Art Flimmerepithel-Auskleidung, im Dünndarm befinden sich Mikrovilli auf der Epithel-Auskleidung und im Dickdarm befinden sich Darmzotten. Die Haut besteht aus einer äußeren Schicht keratinisierten geschichteten Plattenepithels, die das Äußere des Wirbeltierkörpers bedeckt. Keratinozyten machen bis zu 95 % der Zellen in der Haut aus. [16] Die Epithelzellen auf der äußeren Oberfläche des Körpers sezernieren typischerweise eine extrazelluläre Matrix in Form einer Kutikula. Bei einfachen Tieren kann dies nur eine Hülle aus Glykoproteinen sein. [13] Bei fortgeschritteneren Tieren werden viele Drüsen aus Epithelzellen gebildet. [17]

Muskelgewebe Bearbeiten

Muskelzellen (Myozyten) bilden das aktive kontraktile Gewebe des Körpers. Muskelgewebe funktioniert, um Kraft zu erzeugen und Bewegung zu verursachen, entweder Fortbewegung oder Bewegung in inneren Organen. Der Muskel besteht aus kontraktilen Filamenten und wird in drei Haupttypen glatter Muskel, Skelettmuskel und Herzmuskel unterteilt. Glatte Muskulatur weist bei mikroskopischer Untersuchung keine Streifen auf. Es zieht sich langsam zusammen, behält aber die Kontraktionsfähigkeit über einen weiten Bereich von Dehnungslängen bei. Es kommt in Organen wie den Tentakeln der Seeanemone und der Körperwand von Seegurken vor. Der Skelettmuskel zieht sich schnell zusammen, hat aber einen begrenzten Ausdehnungsbereich. Es wird in der Bewegung von Gliedmaßen und Kiefern gefunden. Der schräg gestreifte Muskel liegt zwischen den anderen beiden. Die Filamente sind gestaffelt und dies ist die Art von Muskel, die in Regenwürmern gefunden wird und sich langsam ausdehnen oder schnelle Kontraktionen ausführen kann. [18] Bei höheren Tieren treten gestreifte Muskeln in Bündeln auf, die an Knochen befestigt sind, um Bewegung zu ermöglichen, und sind oft in antagonistischen Sätzen angeordnet. Glatte Muskulatur findet sich in den Wänden der Gebärmutter, der Blase, des Darms, des Magens, der Speiseröhre, der Atemwege und der Blutgefäße. Der Herzmuskel befindet sich nur im Herzen, wodurch er sich zusammenziehen und Blut durch den Körper pumpen kann.

Nervengewebe Bearbeiten

Nervengewebe besteht aus vielen Nervenzellen, die als Neuronen bekannt sind und Informationen übermitteln. Bei einigen sich langsam bewegenden radialsymmetrischen Meerestieren wie Ctenophoren und Nesseltieren (einschließlich Seeanemonen und Quallen) bilden die Nerven ein Nervennetz, bei den meisten Tieren sind sie jedoch längs zu Bündeln organisiert. Bei einfachen Tieren lösen Rezeptorneuronen in der Körperwand eine lokale Reaktion auf einen Reiz aus. Bei komplexeren Tieren finden sich spezialisierte Rezeptorzellen wie Chemorezeptoren und Photorezeptoren in Gruppen und senden Nachrichten über neuronale Netze an andere Teile des Organismus. Neuronen können in Ganglien miteinander verbunden sein. [19] Bei höheren Tieren bilden spezialisierte Rezeptoren die Grundlage der Sinnesorgane und es gibt ein zentrales Nervensystem (Gehirn und Rückenmark) und ein peripheres Nervensystem. Letztere besteht aus sensorischen Nerven, die Informationen von Sinnesorganen übermitteln, und motorischen Nerven, die Zielorgane beeinflussen. [20] [21] Das periphere Nervensystem wird unterteilt in das somatische Nervensystem, das Empfindungen vermittelt und willkürliche Muskeln steuert, und das autonome Nervensystem, das unwillkürlich die glatte Muskulatur, bestimmte Drüsen und innere Organe, einschließlich des Magens, steuert. [22]

Alle Wirbeltiere haben einen ähnlichen Grundbauplan und teilen irgendwann in ihrem Leben, meist im Embryonalstadium, die wichtigsten Chorda-Merkmale einen Versteifungsstab, das Chorda dorsal eine hohle Röhre aus Nervenmaterial, das Neuralrohr Pharynxbögen und einen hinteren Schwanz zum Anus. Das Rückenmark wird durch die Wirbelsäule geschützt und liegt oberhalb der Chorda und der Magen-Darm-Trakt darunter. [23] Nervengewebe wird vom Ektoderm abgeleitet, Bindegewebe wird vom Mesoderm abgeleitet und Darm wird vom Endoderm abgeleitet. Am hinteren Ende befindet sich ein Schwanz, der das Rückenmark und die Wirbel fortsetzt, aber nicht den Darm. Das Maul befindet sich am vorderen Ende des Tieres und der Anus am Schwanzansatz. [24] Das bestimmende Merkmal eines Wirbeltiers ist die Wirbelsäule, die bei der Entwicklung der segmentierten Wirbelreihe gebildet wird. Bei den meisten Wirbeltieren wird die Chorda zum Nucleus pulposus der Bandscheiben. Einige Wirbeltiere, wie der Stör und der Quastenflosser, behalten jedoch die Chorda bis ins Erwachsenenalter. [25] Kieferwirbeltiere sind durch paarige Anhängsel, Flossen oder Beine gekennzeichnet, die sekundär verloren gehen können. Die Gliedmaßen von Wirbeltieren gelten als homolog, weil die gleiche zugrunde liegende Skelettstruktur von ihrem letzten gemeinsamen Vorfahren geerbt wurde. Dies ist eines der Argumente von Charles Darwin, um seine Evolutionstheorie zu stützen. [26]

Fischanatomie Bearbeiten

Der Körper eines Fisches ist in Kopf, Rumpf und Schwanz unterteilt, wobei die Unterteilungen zwischen den dreien äußerlich nicht immer sichtbar sind. Das Skelett, das die Stützstruktur im Inneren des Fisches bildet, besteht entweder bei Knorpelfischen aus Knorpel oder bei Knochenfischen aus Knochen. Das Hauptskelettelement ist die Wirbelsäule, die aus beweglichen Wirbeln besteht, die leicht und dennoch stark sind. Die Rippen sind an der Wirbelsäule befestigt und es gibt keine Gliedmaßen oder Gliedmaßengürtel. Die äußeren Hauptmerkmale des Fisches, die Flossen, bestehen entweder aus knöchernen oder weichen Stacheln, den Rochen, die mit Ausnahme der Schwanzflossen keine direkte Verbindung mit der Wirbelsäule haben. Sie werden von den Muskeln unterstützt, die den Hauptteil des Rumpfes bilden. [27] Das Herz hat zwei Kammern und pumpt das Blut in einer einzigen Kreislaufschleife durch die Atmungsflächen der Kiemen und weiter durch den Körper. [28] Die Augen sind an das Sehen unter Wasser angepasst und haben nur lokales Sehen. Es gibt ein Innenohr, aber kein Außen- oder Mittelohr. Niederfrequente Schwingungen werden vom Seitenliniensystem der Sinnesorgane erfasst, die entlang der Seiten der Fische verlaufen, und diese reagieren auf Bewegungen in der Nähe und auf Änderungen des Wasserdrucks. [27]

Haie und Rochen sind basale Fische mit zahlreichen primitiven anatomischen Merkmalen, die denen von alten Fischen ähneln, einschließlich Skeletten aus Knorpel. Ihre Körper neigen dazu, dorso-ventral abgeflacht zu sein, sie haben normalerweise fünf Paar Kiemenschlitze und ein großes Maul an der Unterseite des Kopfes. Die Dermis ist mit separaten dermalen Placoidschuppen bedeckt. Sie haben eine Kloake, in die die Harn- und Genitalwege münden, aber keine Schwimmblase. Knorpelfische produzieren eine kleine Anzahl großer, eigelber Eier. Einige Arten sind ovovivipar und die Jungen entwickeln sich innerlich, andere sind ovipar und die Larven entwickeln sich in Eifällen äußerlich. [29]

Die Abstammungslinie der Knochenfische weist stärker abgeleitete anatomische Merkmale auf, oft mit erheblichen evolutionären Veränderungen gegenüber den Merkmalen alter Fische. Sie haben ein knöchernes Skelett, sind im Allgemeinen seitlich abgeflacht, haben fünf Kiemenpaare, die durch ein Operculum geschützt sind, und ein Maul an oder nahe der Schnauzenspitze. Die Dermis ist mit überlappenden Schuppen bedeckt. Knochenfische haben eine Schwimmblase, die ihnen hilft, eine konstante Tiefe in der Wassersäule zu halten, aber keine Kloake. Sie laichen meist viele kleine Eier mit wenig Eigelb, die sie in die Wassersäule ausschütten. [29]

Amphibienanatomie Bearbeiten

Amphibien sind eine Klasse von Tieren, die Frösche, Salamander und Caecilians umfasst. Sie sind Tetrapoden, aber die Caecilians und einige Salamanderarten haben entweder keine Gliedmaßen oder ihre Gliedmaßen sind stark reduziert. Ihre Hauptknochen sind hohl und leicht und sind vollständig verknöchert und die Wirbel greifen ineinander und haben Gelenkfortsätze. Ihre Rippen sind normalerweise kurz und können mit den Wirbeln verwachsen sein. Ihre Schädel sind meist breit und kurz und oft nur unvollständig verknöchert. Ihre Haut enthält wenig Keratin und keine Schuppen, enthält jedoch viele Schleimdrüsen und bei einigen Arten Giftdrüsen. Amphibienherzen haben drei Kammern, zwei Vorhöfe und eine Herzkammer. Sie haben eine Harnblase und stickstoffhaltige Abfallprodukte werden hauptsächlich als Harnstoff ausgeschieden. Amphibien atmen durch bukkales Pumpen, eine Pumpwirkung, bei der zunächst Luft durch die Nasenlöcher in die buccopharyngeale Region gesaugt wird. Diese werden dann verschlossen und die Luft wird durch Kontraktion des Rachens in die Lunge gedrückt. [30] Sie ergänzen dies durch den Gasaustausch über die feucht zu haltende Haut. [31]

Bei Fröschen ist der Beckengürtel robust und die Hinterbeine sind viel länger und stärker als die Vorderbeine. Die Füße haben vier oder fünf Finger und die Zehen haben oft Schwimmhäute zum Schwimmen oder Saugnäpfe zum Klettern. Frösche haben große Augen und keinen Schwanz. Salamander ähneln im Aussehen Eidechsen, ihre kurzen Beine ragen seitwärts, der Bauch ist nah am Boden oder hat Kontakt mit dem Boden und sie haben einen langen Schwanz. Caecilians ähneln oberflächlich Regenwürmern und sind ohne Gliedmaßen. Sie graben sich durch Muskelkontraktionszonen, die sich entlang des Körpers bewegen, und schwimmen, indem sie ihren Körper von einer Seite zur anderen schwingen. [32]

Reptilienanatomie Bearbeiten

Reptilien sind eine Klasse von Tieren, bestehend aus Schildkröten, Tuataras, Eidechsen, Schlangen und Krokodilen. Sie sind Tetrapoden, aber die Schlangen und einige Echsenarten haben entweder keine Gliedmaßen oder ihre Gliedmaßen sind stark reduziert. Ihre Knochen sind besser verknöchert und ihre Skelette stärker als bei Amphibien. Die Zähne sind konisch und meist gleich groß. Die Oberflächenzellen der Epidermis werden in Hornschuppen umgewandelt, die eine wasserdichte Schicht bilden. Reptilien können ihre Haut nicht wie Amphibien zum Atmen verwenden und haben ein effizienteres Atmungssystem, das Luft in ihre Lungen saugt, indem sie ihre Brustwände erweitern. Das Herz ähnelt dem der Amphibie, aber es gibt ein Septum, das den sauerstoffreichen und den sauerstoffarmen Blutkreislauf vollständiger trennt. Das Fortpflanzungssystem hat sich für die innere Befruchtung entwickelt, wobei bei den meisten Arten ein Begattungsorgan vorhanden ist. Die Eier sind von Fruchtwassermembranen umgeben, die das Austrocknen verhindern, und werden an Land gelegt oder entwickeln sich bei einigen Arten intern. Die Blase ist klein, da stickstoffhaltige Abfälle als Harnsäure ausgeschieden werden. [33]

Schildkröten zeichnen sich durch ihre schützenden Hüllen aus. Sie haben einen starren Rumpf, der oben von einem Hornpanzer und unten von einem Plastron umgeben ist. Diese werden aus in die Dermis eingebetteten Knochenplatten gebildet, die von Hornplatten überlagert werden und teilweise mit den Rippen und der Wirbelsäule verwachsen sind. Der Hals ist lang und flexibel und der Kopf und die Beine können in die Schale zurückgezogen werden. Schildkröten sind Vegetarier und die typischen Reptilienzähne wurden durch scharfe, verhornte Platten ersetzt. Bei Wassertieren werden die Vorderbeine zu Flossen umgebaut. [34]

Tuataras oberflächlich ähneln Eidechsen, aber die Abstammungslinien divergierten in der Trias. Es gibt eine lebende Spezies, Sphenodon punctatus. Der Schädel hat auf beiden Seiten zwei Öffnungen (Fenestrae) und der Kiefer ist fest mit dem Schädel verbunden. Im Unterkiefer befindet sich eine Zahnreihe, die beim Kauen zwischen die beiden Zahnreihen im Oberkiefer passt. Die Zähne sind lediglich Vorsprünge von Knochenmaterial aus dem Kiefer und verschleißen schließlich. Gehirn und Herz sind primitiver als bei anderen Reptilien, und die Lunge hat eine einzige Kammer und keine Bronchien. Der Tuatara hat ein gut entwickeltes Scheitelauge auf der Stirn. [34]

Eidechsen haben Schädel mit nur einem Fenster auf jeder Seite, wobei der untere Knochenstab unterhalb des zweiten Fensters verloren gegangen ist. Dies führt dazu, dass die Kiefer weniger starr befestigt sind, wodurch sich der Mund weiter öffnen kann. Eidechsen sind meist Vierbeiner, deren Rumpf durch kurze, seitlich gerichtete Beine vom Boden gehalten wird, aber einige Arten haben keine Gliedmaßen und ähneln Schlangen. Eidechsen haben bewegliche Augenlider, Trommelfelle sind vorhanden und einige Arten haben ein zentrales Scheitelauge. [34]

Schlangen sind eng mit Eidechsen verwandt, da sie während der Kreidezeit von einer gemeinsamen Ahnenlinie abgezweigt wurden, und sie teilen viele der gleichen Merkmale. Das Skelett besteht aus einem Schädel, einem Zungenbein, einer Wirbelsäule und Rippen, obwohl einige Arten einen Überrest des Beckens und der hinteren Gliedmaßen in Form von Beckenspornen behalten. Die Stange unter dem zweiten Fenster ist ebenfalls verloren gegangen und die Kiefer sind extrem flexibel, sodass die Schlange ihre Beute im Ganzen verschlingen kann. Schlangen haben keine beweglichen Augenlider, die Augen sind von transparenten "Brillenschuppen" bedeckt. Sie haben kein Trommelfell, können aber Bodenvibrationen durch die Knochen ihres Schädels erkennen. Ihre gespaltenen Zungen werden als Geschmacks- und Geruchsorgane verwendet und einige Arten haben Sinnesgruben auf dem Kopf, die es ihnen ermöglichen, warmblütige Beute zu lokalisieren. [35]

Krokodile sind große, niedrige Wasserreptilien mit langen Schnauzen und vielen Zähnen. Kopf und Rumpf sind dorso-ventral abgeflacht und der Schwanz seitlich zusammengedrückt. Es wellt sich von einer Seite zur anderen, um das Tier beim Schwimmen durch das Wasser zu zwingen. Die harten keratinisierten Schuppen bieten Körperschutz und einige sind mit dem Schädel verwachsen. Die Nasenlöcher, Augen und Ohren sind über die Oberseite des flachen Kopfes erhöht, so dass sie über der Wasseroberfläche bleiben können, wenn das Tier schwimmt. Ventile dichten die Nasenlöcher und Ohren ab, wenn es eingetaucht wird. Im Gegensatz zu anderen Reptilien haben Krokodile Herzen mit vier Kammern, die eine vollständige Trennung von sauerstoffreichem und sauerstoffarmem Blut ermöglichen. [36]

Vogelanatomie Bearbeiten

Vögel sind Tetrapoden, aber obwohl ihre Hinterbeine zum Gehen oder Hüpfen verwendet werden, sind ihre Vorderbeine mit Federn bedeckte Flügel und für den Flug geeignet. Vögel sind endotherm, haben eine hohe Stoffwechselrate, ein leichtes Skelettsystem und eine kräftige Muskulatur. Die langen Knochen sind dünn, hohl und sehr leicht. Luftsackerweiterungen aus der Lunge nehmen das Zentrum einiger Knochen ein. Das Brustbein ist breit und hat meist einen Kiel und die Schwanzwirbel sind verwachsen. Es gibt keine Zähne und die schmalen Kiefer sind einem hornbedeckten Schnabel angepasst. Die Augen sind relativ groß, insbesondere bei nachtaktiven Arten wie Eulen. Sie zeigen bei Raubtieren nach vorne und bei Enten seitwärts. [37]

Die Federn sind Auswüchse der Epidermis und werden in lokalisierten Bändern gefunden, von wo sie sich über die Haut ausbreiten. Große Flugfedern finden sich an Flügeln und Schwanz, Konturfedern bedecken die Vogeloberfläche und feine Daunen treten bei Jungvögeln und unter den Konturfedern von Wasservögeln auf. Die einzige Hautdrüse ist die einzelne Uropygialdrüse nahe der Schwanzbasis. Dadurch entsteht ein öliges Sekret, das die Federn wasserdicht macht, wenn sich der Vogel putzt. An den Beinen, Füßen und Krallen befinden sich Schuppen an den Zehenspitzen. [37]

Säugetieranatomie Bearbeiten

Säugetiere sind eine vielfältige Klasse von Tieren, die meistens terrestrisch sind, aber einige sind Wassertiere und andere haben den Schlag- oder Gleitflug entwickelt. Sie haben meist vier Gliedmaßen, aber einige Wassersäugetiere haben keine Gliedmaßen oder Gliedmaßen, die in Flossen umgewandelt wurden, und die Vordergliedmaßen von Fledermäusen sind in Flügel umgewandelt. Die Beine der meisten Säugetiere befinden sich unterhalb des Rumpfes, der weit vom Boden gehalten wird. Die Knochen von Säugetieren sind gut verknöchert und ihre normalerweise differenzierten Zähne sind mit einer prismatischen Schmelzschicht überzogen. Die Zähne werden einmal zu Lebzeiten des Tieres (Milchzähne) oder gar nicht ausgeworfen, wie dies bei Walen der Fall ist. Säugetiere haben drei Knochen im Mittelohr und eine Hörschnecke im Innenohr. Sie sind mit Haaren bekleidet und ihre Haut enthält Drüsen, die Schweiß absondern. Einige dieser Drüsen sind als Brustdrüsen spezialisiert und produzieren Milch, um die Jungen zu ernähren. Säugetiere atmen mit der Lunge und haben ein muskuläres Zwerchfell, das den Brustkorb vom Bauch trennt und ihnen hilft, Luft in die Lunge zu saugen. Das Herz von Säugetieren hat vier Kammern und sauerstoffreiches und sauerstoffarmes Blut werden vollständig getrennt gehalten. Stickstoffhaltige Abfälle werden hauptsächlich als Harnstoff ausgeschieden. [38]

Säugetiere sind Amnioten, und die meisten sind lebendgebärend und bringen lebende Junge zur Welt. Ausgenommen hiervon sind die eierlegenden Monotremen, das Schnabeltier und die Echidnas Australiens. Die meisten anderen Säugetiere haben eine Plazenta, durch die der sich entwickelnde Fötus Nahrung erhält, aber bei Beuteltieren ist das fötale Stadium sehr kurz und die unreifen Jungen werden geboren und finden ihren Weg in den Beutel ihrer Mutter, wo sie sich an einer Brustwarze festklammern und ihre Entwicklung abschließen. [38]


Biologie in Aktion

Früher glaubten Wissenschaftler, dass Menschen mit all den Neuronen geboren wurden, die sie jemals haben würden. Die Forschung der letzten Jahrzehnte zeigt, dass die Neurogenese, die Geburt neuer Neuronen, bis ins Erwachsenenalter andauert. Neurogenese wurde erstmals bei Singvögeln entdeckt, die beim Erlernen von Liedern neue Neuronen produzieren. Auch für Säugetiere spielen neue Neuronen eine wichtige Rolle beim Lernen: Im Hippocampus (einer Gehirnstruktur, die am Lernen und Gedächtnis beteiligt ist) entwickeln sich täglich etwa 1.000 neue Neuronen. Während die meisten der neuen Neuronen sterben werden, fanden die Forscher heraus, dass eine Zunahme der Anzahl der überlebenden neuen Neuronen im Hippocampus damit korrelierte, wie gut Ratten eine neue Aufgabe lernten. Interessanterweise fördern sowohl Bewegung als auch einige Antidepressiva die Neurogenese im Hippocampus. Stress hat den gegenteiligen Effekt. Während die Neurogenese im Vergleich zur Regeneration in anderen Geweben ziemlich begrenzt ist, kann die Forschung in diesem Bereich zu neuen Behandlungsmethoden für Erkrankungen wie Alzheimer, Schlaganfall und Epilepsie führen.

Wie identifizieren Wissenschaftler neue Neuronen? Ein Forscher kann einem Tier eine Verbindung namens Bromdesoxyuridin (BrdU) injizieren. Während alle Zellen BrdU ausgesetzt werden, wird BrdU nur in die DNA neu generierter Zellen eingebaut, die sich in der S-Phase befinden. Eine als Immunhistochemie bezeichnete Technik kann verwendet werden, um eine Fluoreszenzmarkierung an das eingebaute BrdU anzubringen, und ein Forscher kann Fluoreszenzmikroskopie verwenden, um das Vorhandensein von BrdU und damit von neuen Neuronen im Hirngewebe sichtbar zu machen (Abbildung 11.31).

Abbildung 11.31 Dieses Bild zeigt neue Neuronen in einem Ratten-Hippocampus. Neue mit BrdU markierte Neuronen leuchten in dieser mikroskopischen Aufnahme rot. (Kredit: Änderung der Arbeit von Dr. Maryam Faiz, Universität Barcelona)


Extra- und intramuskuläre Nervenverteilungen des M. triceps surae als Grundlage für Muskelresektion und Botulinumtoxin-Injektionen

Vergleich der Verteilung extramuskulärer Nervenäste mit ihren intramuskulären Verzweigungen im M. triceps surae und damit anatomische Begründung für die Topographie von Muskelresektion und Botulinumtoxin-Injektionen.

Methoden

Dissektion und modifizierte Sihler-Färbung von 18 humanen Leichenpräparaten im Ganzen.

Ergebnisse

Der Abstand zwischen den Bereichen mit der höchsten extramuskulären Astdichte und dem Bereich mit der dichtesten intramuskulären Verzweigung im Gastrocnemius- und Soleus-Muskel beträgt ca. 10 % der Wadenlänge. Dieser Befund sollte bei Nervenblockaden und Botulinumtoxin-Injektionen zur Behandlung von Spastizität berücksichtigt werden. Intramuskuläre Nervenverzweigungsmuster ermöglichen es, neuromuskuläre Segmente im Gastrocnemius- und Soleus-Muskel zu skizzieren.

Schlussfolgerungen

Chirurgische oder therapeutische Eingriffe in Bereichen mit hoher extramuskulärer und intramuskulärer Nervendichte können die Wirksamkeit und Sicherheit von Botulinumtoxin-Injektionen und Neurotomie erhöhen. Bei der Resektion des Trizeps surae sollten intramuskuläre Nervenverzweigungsmuster berücksichtigt werden.


Wie können Ihre Ohren Ihre Augen beeinflussen?

Ich höre die ganze Zeit diese Frage von Patienten: Mir wurde gesagt, dass mein Schwindel und meine Unsicherheit von einem Innenohrproblem herrühren, aber ich habe das Gefühl, dass etwas mit meiner Sehkraft nicht stimmt. Mein Optiker besteht darauf, dass meine Augen in Ordnung sind. Gibt es eine Verbindung? Darauf können Sie wetten! Das Innenohr und die Muskeln, die Ihre Augen bewegen, sind durch einen Reflex, der als vestibulookulärer Reflex oder VOR bezeichnet wird, eng verbunden.

Auf dem Weg dieses Reflexes gibt es nur zwei Kreuzungen zwischen den Nerven, was ihn zu einem der schnellsten im Körper macht. Wir können diesen Reflexen danken, die uns helfen, uns klar zu fokussieren, wenn wir unseren Kopf bewegen. Dies wird als Blickstabilität bezeichnet. Sobald Sie Ihren Kopf bewegen, nimmt der Vestibularapparat im Innenohr die genaue Richtung und Geschwindigkeit dieser Bewegung wahr und teilt sie Ihrem Gehirn mit. Das Gehirn verwendet diese Informationen dann, um unsere Augenmuskeln anzuweisen, der Kopfbewegung entgegenzuwirken und alles, was Sie sehen, im Fokus zu halten.

Wenn ich durch meine Küche auf das Wort Panasonic auf meiner Mikrowelle schaue und meinen Kopf hin und her schüttle, auf und ab nicke, auf und ab hüpfe, von einer Seite zur anderen schaukele usw., kann ich immer noch sagen, dass es sagt: Panasonic, auch wenn ich mich wirklich schnell bewege.

Das liegt daran, dass mein Vestibularsystem normal ist und mein VOR seinen Job macht. Wenn Sie dasselbe versuchen und Ihr Wort verschwommen wird und sich auf Sie zu verschieben oder aus dem Fokus zu springen scheint, gibt es dafür einen Namen. Es heißt Oszillopsie. Manche Menschen mit sehr schlechter Innenohrfunktion auf beiden Ohren können einfach nicht klar sehen, wenn sie in Bewegung sind.

Stellen Sie sich vor, wie stark das einschränken würde – Autofahren, Sport, beim Gehen nach Artikeln in den Regalen suchen – vergessen Sie es! Dies ist kein Augenproblem, das im Büro des Optikers entdeckt würde, sondern deutet stattdessen auf eine Art Zusammenbruch entlang des Weges des VOR hin. Zu den Möglichkeiten gehören:

  • Ein oder beide Innenohren nehmen die Kopfbewegung nicht genau wahr,
  • Die Nerven übertragen die Nachricht vom Innenohr (den Innenohren) nicht gut an das Gehirn,
  • Das Gehirn verarbeitet die Informationen nicht richtig,
  • Das Gehirn kontrolliert die Augenmuskeln nicht gut, oder
  • Es gibt ein Problem mit den Augenmuskeln selbst

Die gute Nachricht ist, dass der VOR für einen Hals-Nasen-Ohren-Spezialisten, Neurootologie-Spezialisten oder gut ausgebildeten Vestibulartherapeuten relativ einfach zu beurteilen ist. Zusätzliche Tests können helfen, den Ort entlang des Pfads einzugrenzen, an dem der Zusammenbruch auftritt.

Glücklicherweise ist der VOR ein sehr anpassungsfähiger Reflex und das Gehirn kann das Timing oder die Verstärkung des VOR ändern, um viele vestibuläre Probleme zu umgehen. Der VOR kann sich anpassen, um die Welt besser im Fokus zu halten, wenn Sie Ihren Kopf bewegen.


Teilen die Augenmuskeln den gleichen Nerv? - Biologie

Wie hängen diese Augen zusammen?

Obwohl sich die Augen, die wir bisher gesehen haben, in vielerlei Hinsicht unterscheiden, teilen sie alle die Fähigkeit, Licht zu spüren. Sie alle haben lichtempfindliche Zellen (so genannte Photorezeptorzellen), die Informationen an das Gehirn oder die Nervenmasse weiterleiten – und einige der Augen sind auf ähnliche Weise angeordnet. Aber warum sind sie ähnlich? In Bezug auf die Evolution gibt es zwei grundlegende Erklärungen für ähnliche Strukturen:


Analogien sind ähnliche Eigenschaften, die aufgrund der konvergenten Evolution von zwei verschiedenen Organismen geteilt werden. Zum Beispiel sind der Flügel einer Taube und der Flügel eines Schmetterlings analog der Vogellinie und der Insektenlinie entwickelte Flügel unabhängig voneinander.


Homologe Strukturen spiegeln die gemeinsame Abstammung der Lebewesen wider. Da Tauben und Strauße einen gemeinsamen Vorfahren haben, sind ihre Flügel auf struktureller Ebene sehr ähnlich. Gleichzeitig spiegeln die Unterschiede zwischen Taubenflügeln und Straußenflügeln (in Farbe, Größe, Form usw.) die Vielfalt des Lebens und den einzigartigen Evolutionsweg wider, den jede dieser beiden Linien seit der Zeit dieses gemeinsamen Vorfahren genommen hat.

To figure out if two anatomical structures are homologous, scientists evaluate many different lines of evidence. Here are some key criteria used to judge whether a trait is homologous:

Ostriches and doves are certainly proportioned differently, but their wings are located in similar places on their bodies, below the neck and attached to the shoulder girdle. Butterfly wings are placed and attached quite differently.

2. Similar composition: are these structures made up of the same types of cells and tissues?
Dove wings and ostrich wings are made up of similar bone and muscle cells and are covered in feathers with a similar structure. Butterfly wings, on the other hand, have a very different construction: they are built from a scaffolding of veins, spanned by a thin membrane with a dense covering of delicate scales.


Inhalt

Derived from the Greek ἀνατομή anatomē "dissection" (from ἀνατέμνω anatémnō "I cut up, cut open" from ἀνά aná "up", and τέμνω témnō "I cut"), [5] anatomy is the scientific study of the structure of organisms including their systems, organs and tissues. It includes the appearance and position of the various parts, the materials from which they are composed, their locations and their relationships with other parts. Anatomy is quite distinct from physiology and biochemistry, which deal respectively with the functions of those parts and the chemical processes involved. For example, an anatomist is concerned with the shape, size, position, structure, blood supply and innervation of an organ such as the liver while a physiologist is interested in the production of bile, the role of the liver in nutrition and the regulation of bodily functions. [6]

The discipline of anatomy can be subdivided into a number of branches including gross or macroscopic anatomy and microscopic anatomy. [7] Gross anatomy is the study of structures large enough to be seen with the naked eye, and also includes superficial anatomy or surface anatomy, the study by sight of the external body features. Microscopic anatomy is the study of structures on a microscopic scale, along with histology (the study of tissues), and embryology (the study of an organism in its immature condition). [3]

Anatomy can be studied using both invasive and non-invasive methods with the goal of obtaining information about the structure and organization of organs and systems. [3] Methods used include dissection, in which a body is opened and its organs studied, and endoscopy, in which a video camera-equipped instrument is inserted through a small incision in the body wall and used to explore the internal organs and other structures. Angiography using X-rays or magnetic resonance angiography are methods to visualize blood vessels. [8] [9] [10] [11]

The term "anatomy" is commonly taken to refer to human anatomy. However, substantially the same structures and tissues are found throughout the rest of the animal kingdom and the term also includes the anatomy of other animals. Der Begriff zootomy is also sometimes used to specifically refer to non-human animals. The structure and tissues of plants are of a dissimilar nature and they are studied in plant anatomy. [6]

The kingdom Animalia contains multicellular organisms that are heterotrophic and motile (although some have secondarily adopted a sessile lifestyle). Most animals have bodies differentiated into separate tissues and these animals are also known as eumetazoans. They have an internal digestive chamber, with one or two openings the gametes are produced in multicellular sex organs, and the zygotes include a blastula stage in their embryonic development. Metazoans do not include the sponges, which have undifferentiated cells. [12]

Unlike plant cells, animal cells have neither a cell wall nor chloroplasts. Vacuoles, when present, are more in number and much smaller than those in the plant cell. The body tissues are composed of numerous types of cell, including those found in muscles, nerves and skin. Each typically has a cell membrane formed of phospholipids, cytoplasm and a nucleus. All of the different cells of an animal are derived from the embryonic germ layers. Those simpler invertebrates which are formed from two germ layers of ectoderm and endoderm are called diploblastic and the more developed animals whose structures and organs are formed from three germ layers are called triploblastic. [13] All of a triploblastic animal's tissues and organs are derived from the three germ layers of the embryo, the ectoderm, mesoderm and endoderm.

Animal tissues can be grouped into four basic types: connective, epithelial, muscle and nervous tissue.

Connective tissue Edit

Connective tissues are fibrous and made up of cells scattered among inorganic material called the extracellular matrix. Connective tissue gives shape to organs and holds them in place. The main types are loose connective tissue, adipose tissue, fibrous connective tissue, cartilage and bone. The extracellular matrix contains proteins, the chief and most abundant of which is collagen. Collagen plays a major part in organizing and maintaining tissues. The matrix can be modified to form a skeleton to support or protect the body. An exoskeleton is a thickened, rigid cuticle which is stiffened by mineralization, as in crustaceans or by the cross-linking of its proteins as in insects. An endoskeleton is internal and present in all developed animals, as well as in many of those less developed. [13]

Epithelium Edit

Epithelial tissue is composed of closely packed cells, bound to each other by cell adhesion molecules, with little intercellular space. Epithelial cells can be squamous (flat), cuboidal or columnar and rest on a basal lamina, the upper layer of the basement membrane, [14] the lower layer is the reticular lamina lying next to the connective tissue in the extracellular matrix secreted by the epithelial cells. [15] There are many different types of epithelium, modified to suit a particular function. In the respiratory tract there is a type of ciliated epithelial lining in the small intestine there are microvilli on the epithelial lining and in the large intestine there are intestinal villi. Skin consists of an outer layer of keratinized stratified squamous epithelium that covers the exterior of the vertebrate body. Keratinocytes make up to 95% of the cells in the skin. [16] The epithelial cells on the external surface of the body typically secrete an extracellular matrix in the form of a cuticle. In simple animals this may just be a coat of glycoproteins. [13] In more advanced animals, many glands are formed of epithelial cells. [17]

Muscle tissue Edit

Muscle cells (myocytes) form the active contractile tissue of the body. Muscle tissue functions to produce force and cause motion, either locomotion or movement within internal organs. Muscle is formed of contractile filaments and is separated into three main types smooth muscle, skeletal muscle and cardiac muscle. Smooth muscle has no striations when examined microscopically. It contracts slowly but maintains contractibility over a wide range of stretch lengths. It is found in such organs as sea anemone tentacles and the body wall of sea cucumbers. Skeletal muscle contracts rapidly but has a limited range of extension. It is found in the movement of appendages and jaws. Obliquely striated muscle is intermediate between the other two. The filaments are staggered and this is the type of muscle found in earthworms that can extend slowly or make rapid contractions. [18] In higher animals striated muscles occur in bundles attached to bone to provide movement and are often arranged in antagonistic sets. Smooth muscle is found in the walls of the uterus, bladder, intestines, stomach, oesophagus, respiratory airways, and blood vessels. Cardiac muscle is found only in the heart, allowing it to contract and pump blood round the body.

Nervous tissue Edit

Nervous tissue is composed of many nerve cells known as neurons which transmit information. In some slow-moving radially symmetrical marine animals such as ctenophores and cnidarians (including sea anemones and jellyfish), the nerves form a nerve net, but in most animals they are organized longitudinally into bundles. In simple animals, receptor neurons in the body wall cause a local reaction to a stimulus. In more complex animals, specialized receptor cells such as chemoreceptors and photoreceptors are found in groups and send messages along neural networks to other parts of the organism. Neurons can be connected together in ganglia. [19] In higher animals, specialized receptors are the basis of sense organs and there is a central nervous system (brain and spinal cord) and a peripheral nervous system. The latter consists of sensory nerves that transmit information from sense organs and motor nerves that influence target organs. [20] [21] The peripheral nervous system is divided into the somatic nervous system which conveys sensation and controls voluntary muscle, and the autonomic nervous system which involuntarily controls smooth muscle, certain glands and internal organs, including the stomach. [22]

All vertebrates have a similar basic body plan and at some point in their lives, mostly in the embryonic stage, share the major chordate characteristics a stiffening rod, the notochord a dorsal hollow tube of nervous material, the neural tube pharyngeal arches and a tail posterior to the anus. The spinal cord is protected by the vertebral column and is above the notochord and the gastrointestinal tract is below it. [23] Nervous tissue is derived from the ectoderm, connective tissues are derived from mesoderm, and gut is derived from the endoderm. At the posterior end is a tail which continues the spinal cord and vertebrae but not the gut. The mouth is found at the anterior end of the animal, and the anus at the base of the tail. [24] The defining characteristic of a vertebrate is the vertebral column, formed in the development of the segmented series of vertebrae. In most vertebrates the notochord becomes the nucleus pulposus of the intervertebral discs. However, a few vertebrates, such as the sturgeon and the coelacanth retain the notochord into adulthood. [25] Jawed vertebrates are typified by paired appendages, fins or legs, which may be secondarily lost. The limbs of vertebrates are considered to be homologous because the same underlying skeletal structure was inherited from their last common ancestor. This is one of the arguments put forward by Charles Darwin to support his theory of evolution. [26]

Fish anatomy Edit

The body of a fish is divided into a head, trunk and tail, although the divisions between the three are not always externally visible. The skeleton, which forms the support structure inside the fish, is either made of cartilage, in cartilaginous fish, or bone in bony fish. The main skeletal element is the vertebral column, composed of articulating vertebrae which are lightweight yet strong. The ribs attach to the spine and there are no limbs or limb girdles. The main external features of the fish, the fins, are composed of either bony or soft spines called rays, which with the exception of the caudal fins, have no direct connection with the spine. They are supported by the muscles which compose the main part of the trunk. [27] The heart has two chambers and pumps the blood through the respiratory surfaces of the gills and on round the body in a single circulatory loop. [28] The eyes are adapted for seeing underwater and have only local vision. There is an inner ear but no external or middle ear. Low frequency vibrations are detected by the lateral line system of sense organs that run along the length of the sides of fish, and these respond to nearby movements and to changes in water pressure. [27]

Sharks and rays are basal fish with numerous primitive anatomical features similar to those of ancient fish, including skeletons composed of cartilage. Their bodies tend to be dorso-ventrally flattened, they usually have five pairs of gill slits and a large mouth set on the underside of the head. The dermis is covered with separate dermal placoid scales. They have a cloaca into which the urinary and genital passages open, but not a swim bladder. Cartilaginous fish produce a small number of large, yolky eggs. Some species are ovoviviparous and the young develop internally but others are oviparous and the larvae develop externally in egg cases. [29]

The bony fish lineage shows more derived anatomical traits, often with major evolutionary changes from the features of ancient fish. They have a bony skeleton, are generally laterally flattened, have five pairs of gills protected by an operculum, and a mouth at or near the tip of the snout. The dermis is covered with overlapping scales. Bony fish have a swim bladder which helps them maintain a constant depth in the water column, but not a cloaca. They mostly spawn a large number of small eggs with little yolk which they broadcast into the water column. [29]

Amphibian anatomy Edit

Amphibians are a class of animals comprising frogs, salamanders and caecilians. They are tetrapods, but the caecilians and a few species of salamander have either no limbs or their limbs are much reduced in size. Their main bones are hollow and lightweight and are fully ossified and the vertebrae interlock with each other and have articular processes. Their ribs are usually short and may be fused to the vertebrae. Their skulls are mostly broad and short, and are often incompletely ossified. Their skin contains little keratin and lacks scales, but contains many mucous glands and in some species, poison glands. The hearts of amphibians have three chambers, two atria and one ventricle. They have a urinary bladder and nitrogenous waste products are excreted primarily as urea. Amphibians breathe by means of buccal pumping, a pump action in which air is first drawn into the buccopharyngeal region through the nostrils. These are then closed and the air is forced into the lungs by contraction of the throat. [30] They supplement this with gas exchange through the skin which needs to be kept moist. [31]

In frogs the pelvic girdle is robust and the hind legs are much longer and stronger than the forelimbs. The feet have four or five digits and the toes are often webbed for swimming or have suction pads for climbing. Frogs have large eyes and no tail. Salamanders resemble lizards in appearance their short legs project sideways, the belly is close to or in contact with the ground and they have a long tail. Caecilians superficially resemble earthworms and are limbless. They burrow by means of zones of muscle contractions which move along the body and they swim by undulating their body from side to side. [32]

Reptile anatomy Edit

Reptilien are a class of animals comprising turtles, tuataras, lizards, snakes and crocodiles. They are tetrapods, but the snakes and a few species of lizard either have no limbs or their limbs are much reduced in size. Their bones are better ossified and their skeletons stronger than those of amphibians. The teeth are conical and mostly uniform in size. The surface cells of the epidermis are modified into horny scales which create a waterproof layer. Reptiles are unable to use their skin for respiration as do amphibians and have a more efficient respiratory system drawing air into their lungs by expanding their chest walls. The heart resembles that of the amphibian but there is a septum which more completely separates the oxygenated and deoxygenated bloodstreams. The reproductive system has evolved for internal fertilization, with a copulatory organ present in most species. The eggs are surrounded by amniotic membranes which prevents them from drying out and are laid on land, or develop internally in some species. The bladder is small as nitrogenous waste is excreted as uric acid. [33]

Schildkröten are notable for their protective shells. They have an inflexible trunk encased in a horny carapace above and a plastron below. These are formed from bony plates embedded in the dermis which are overlain by horny ones and are partially fused with the ribs and spine. The neck is long and flexible and the head and the legs can be drawn back inside the shell. Turtles are vegetarians and the typical reptile teeth have been replaced by sharp, horny plates. In aquatic species, the front legs are modified into flippers. [34]

Tuataras superficially resemble lizards but the lineages diverged in the Triassic period. There is one living species, Sphenodon punctatus. The skull has two openings (fenestrae) on either side and the jaw is rigidly attached to the skull. There is one row of teeth in the lower jaw and this fits between the two rows in the upper jaw when the animal chews. The teeth are merely projections of bony material from the jaw and eventually wear down. The brain and heart are more primitive than those of other reptiles, and the lungs have a single chamber and lack bronchi. The tuatara has a well-developed parietal eye on its forehead. [34]

Eidechsen have skulls with only one fenestra on each side, the lower bar of bone below the second fenestra having been lost. This results in the jaws being less rigidly attached which allows the mouth to open wider. Lizards are mostly quadrupeds, with the trunk held off the ground by short, sideways-facing legs, but a few species have no limbs and resemble snakes. Lizards have moveable eyelids, eardrums are present and some species have a central parietal eye. [34]

Schlangen are closely related to lizards, having branched off from a common ancestral lineage during the Cretaceous period, and they share many of the same features. The skeleton consists of a skull, a hyoid bone, spine and ribs though a few species retain a vestige of the pelvis and rear limbs in the form of pelvic spurs. The bar under the second fenestra has also been lost and the jaws have extreme flexibility allowing the snake to swallow its prey whole. Snakes lack moveable eyelids, the eyes being covered by transparent "spectacle" scales. They do not have eardrums but can detect ground vibrations through the bones of their skull. Their forked tongues are used as organs of taste and smell and some species have sensory pits on their heads enabling them to locate warm-blooded prey. [35]

Crocodilians are large, low-slung aquatic reptiles with long snouts and large numbers of teeth. The head and trunk are dorso-ventrally flattened and the tail is laterally compressed. It undulates from side to side to force the animal through the water when swimming. The tough keratinized scales provide body armour and some are fused to the skull. The nostrils, eyes and ears are elevated above the top of the flat head enabling them to remain above the surface of the water when the animal is floating. Valves seal the nostrils and ears when it is submerged. Unlike other reptiles, crocodilians have hearts with four chambers allowing complete separation of oxygenated and deoxygenated blood. [36]

Bird anatomy Edit

Birds are tetrapods but though their hind limbs are used for walking or hopping, their front limbs are wings covered with feathers and adapted for flight. Birds are endothermic, have a high metabolic rate, a light skeletal system and powerful muscles. The long bones are thin, hollow and very light. Air sac extensions from the lungs occupy the centre of some bones. The sternum is wide and usually has a keel and the caudal vertebrae are fused. There are no teeth and the narrow jaws are adapted into a horn-covered beak. The eyes are relatively large, particularly in nocturnal species such as owls. They face forwards in predators and sideways in ducks. [37]

The feathers are outgrowths of the epidermis and are found in localized bands from where they fan out over the skin. Large flight feathers are found on the wings and tail, contour feathers cover the bird's surface and fine down occurs on young birds and under the contour feathers of water birds. The only cutaneous gland is the single uropygial gland near the base of the tail. This produces an oily secretion that waterproofs the feathers when the bird preens. There are scales on the legs, feet and claws on the tips of the toes. [37]

Mammal anatomy Edit

Mammals are a diverse class of animals, mostly terrestrial but some are aquatic and others have evolved flapping or gliding flight. They mostly have four limbs but some aquatic mammals have no limbs or limbs modified into fins and the forelimbs of bats are modified into wings. The legs of most mammals are situated below the trunk, which is held well clear of the ground. The bones of mammals are well ossified and their teeth, which are usually differentiated, are coated in a layer of prismatic enamel. The teeth are shed once (milk teeth) during the animal's lifetime or not at all, as is the case in cetaceans. Mammals have three bones in the middle ear and a cochlea in the inner ear. They are clothed in hair and their skin contains glands which secrete sweat. Some of these glands are specialized as mammary glands, producing milk to feed the young. Mammals breathe with lungs and have a muscular diaphragm separating the thorax from the abdomen which helps them draw air into the lungs. The mammalian heart has four chambers and oxygenated and deoxygenated blood are kept entirely separate. Nitrogenous waste is excreted primarily as urea. [38]

Mammals are amniotes, and most are viviparous, giving birth to live young. The exception to this are the egg-laying monotremes, the platypus and the echidnas of Australia. Most other mammals have a placenta through which the developing foetus obtains nourishment, but in marsupials, the foetal stage is very short and the immature young is born and finds its way to its mother's pouch where it latches on to a nipple and completes its development. [38]


If a heart is a muscle, why doesn’t it ever get tired of beating but things like my arms and legs do?

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Cardiovascular physiologist with extensive exercise physiology experience here.

Couple of things first - cardiac muscle is fundamentally different compared to skeletal muscle. Although certain contractile proteins are similar, in terms of energetics (energy production and consumption), cardiomyocytes (heart cells) are very different.

The main reason why cardiomyocytes are so resistant to fatigue is because they contain almost twice the amount of mitochondria. Mitochondria are the Aerobic cellular powerhouse. We know this by looking at the content of citric synthase which tracks very well with mitochondrial content.

The heart is very metabolically flexible in terms of fuel. It consumes glucose, free fatty acid and lactate. Yes.. you read that right. It consumes lactate (so does skeletal muscle). This is especially pronounced at high exercise intensities.

Finally, cardiomyocytes are very well vascularized and since they have more mitochondria are incredibly good at extracting oxygen and using it for aerobic respiration. In fact, even at the rest heart muscle pretty much extracts most usable oxygen from blood which means the only way for the heart to improve oxygen delivery is to improve flow (as it cannot improve on extraction).

These are just some broad concepts but I recommend taking a look at some exercise physiology texts that will help.

Obligatory edit - Woah! this blew up. RIP my inbox.

Thanks for the kind words. Going to try to answer the most common questions asked here.

One common question is - what would happen if we replaced all muscle in the body with cardiac muscle?

Lots of bad things. Cardiac cells talk to each other through a structure called the intercalated disk which allows all cardiomyocytes to beat synchronously to produce an effective beat. Further, cardiomyocytes are self-excitatory i.e. they contract even without nerve supply (that's why a transplanted heart with its nerves cut still beats - a lot faster rate too because the heart needs the vagus nerve to rein it in). Obviously both of these would be very bad for skeletal muscle as these are incompatible with voluntary, purposeful movements. First, it's precisely because muscle fibers in a motor unit are isolated from others that we're capable of effective movements otherwise a contraction that started in one fiber would rapidly spread to others. Secondly, you can only imagine how bad it would be if skeletal muscle cells started to contract by themselves without any nervous system input. Ninja edit - oh and one more thing, the metabolic rate of cardiac tissue per unit mass is almost 35-times greater than skeletal muscle (440 kcal/kg per day vs 13 kcal/kg per day). If we replaced skeletal muscle with cardiac muscle our daily energetic needs would skyrocket given that skeletal muscle is a substantial percentage of our body mass/weight.

Another common question - some variation of does the heart only have a set number of beats and if I speed my heart up with exercise am I draining it?


Reproduktion und Entwicklung

1.10.2.3.1 Neuroblast lineage analysis

Die Drosophila VNC consists of a sequence of repeated units called neuromeres, each divided into two hemineuromeres separated by the midline. The singling out of the neural precursor through the interaction of neurogenic and proneural genes leads to cell delamination into a subectodermal proliferative zone. This process is achieved in five spatiotemporally distinct waves (S1–S5) to form an invariant and roughly orthogonal pattern of 30 neural precursors per hemineuromere during germ band extension ( Doe, 1992 ) ( Figure 6 ).

Abbildung 6. Identification of neuroblasts by the expression of specific molecular markers. Panels S1 to S5 indicate the five spatiotemporally distinct waves (stages are according to Campos-Ortega and Hartenstein, 1985 ). Numbers in brackets indicate embryonic stages, and e and l stand for early and late, respectively. In each panel, the vertical line indicates the midline. Neural precursors are distributed in seven rows (indicated by the first number in each circle) along the anteroposterior axis and five columns (indicated by the second number in each circle) along the dorsoventral axis. Each precursor is named according to its position along the axes and expresses a specific combination of molecular markers. The color coding illustrates the specific expression of the markers described at right ac, en, wg, gsb-d, and odd represent protein markers pros represents nuclear protein localization eag corresponds to a mRNA pattern wg-lacZ, en-lacZ, mir-lacZ, hkb-lacZ, svp-lacZ, ming-lacZ and upg-lacZ represent β-galactosidase staining patterns of enhancer trap lines inserted into these genes. GP, MNB, and MP2 indicate the glial precursor, median neuroblast, and midline precursor 2, respectively. The 3-1 precursor (white circle) shown in S3 and S4 does not express any of these markers. Gene abbreviations: pros (nuclear), gedeihen gsb-d, gooseberry-distal ac, achäte odd, odd-skipped ftz, Fushi-Tarazu eag, eagle wg and wg-lacZ, flügellos und flügellos-lacZ en and en-lacZ, engrailed und engrailed-lacZ mir-lacZ, Spiegel und Spiegel-lacZ hkb-lacZ, huckebein und huckebein-lacZ svp-lacZ, Sieben-up und Sieben-up-lacZ ming-lacZ, ming-lacZ = Rolle-lacZ upg-lacZ, unplugged-lacZ. (Modified from Hyper Neuroblast Map at http://www.neuro.uoregon.edu .)

Three classes of neural precursors can be distinguished by the type of progeny ( Bossing et al., 1996 Schmidt et al., 1997, 1999 ) ( Figure 7 ). Neural precursors that give rise only to neurons or glia are called neuroblasts (NBs) or glioblasts (GBs), respectively. A third type of precursor, called neuroglioblasts (NGB), produces neurons as well as glia. The expression profile of homeotic, segment polarity and columnar genes provides a panel of specific markers for each type of neural precursor cells ( Doe, 1992 ) ( Figure 6 ). The combination of stereotyped position and gene expression is sufficient to specifically identify most neural lineages at each stage of neurogenesis. Not only is the pattern of neural precursors in each neuromere invariant, but each precursor also produces an invariant population of neurons and glia. This last feature has been revealed using lineage tracers such as 1,1′-dioctaldecyl-3,3,3′,3′-tetramethyl-indocarbocyanine perchlorate (DiI) and horseradish peroxidase (HRP) that allow single precursors to be followed during development (see below) ( Bossing and Technau, 1994 Bossing et al., 1996 Schmidt et al., 1997, 1999 ). The simple organization as well as the stereotyped behaviors of the neural lineages have made it possible to draw a precise map of the fly embryonic nervous system

Abbildung 7. Types of neural precursors. Neuronal and glial potential/identities are shown in blue and red, respectively. (a) Typically, the neuroblast (NB) divides once to give rise to another NB and a small ganglion mother cell (GMC). Subsequently, the GMC divides only once to produce two neurons (n). (b) Type 1 neuroglioblast (NGB) produces restricted precursors with neuronal (NB) or glial (GB) potentials. Type 2 neuroglioblasts generate ganglion mother cells (GMCs) that produce two neurons or a glial cell (g) and a neuron. (c) Glioblasts (GB) only produce glial cells. (Modified from Van De Bor, V., Giangrande, A. 2002. glide/gcm: at the crossroads between neurons and glia. Curr. Meinung. Genet. Devel. 12, 465–472.)


Zebrafish Genome Found Strikingly Similar to Humans

According to a paper published in Natur, 70 per cent of protein-coding human genes are related to genes found in the zebrafish (Danio rerio), and 84 per cent of genes known to be associated with human disease have a zebrafish counterpart.

Orthologue genes shared between the zebrafish, human, mouse and chicken genome (Kerstin Howe et al)

The team developed a high-quality annotated zebrafish genome sequence to compare with the human reference genome. Only two other large genomes have been sequenced to this high standard: the human genome and the mouse genome. The completed zebrafish genome will be an essential resource that drives the study of gene function and disease in people.

Zebrafish are remarkably biologically similar to people and share the majority of the same genes as humans, making them an important model for understanding how genes work in health and disease.

“Our aim with this project, like with all biomedical research, is to improve human health. This genome will allow researchers to understand how our genes work and how genetic variants can cause disease in ways that cannot be easily studied in humans or other organisms,” said study senior author Dr Derek Stemple of the Wellcome Trust Sanger Institute.

Zebrafish research has already led to biological advances in cancer and heart disease research, and is advancing our understanding of muscle and organ development. Zebrafish have been used to verify the causal gene in muscular dystrophy disorders and also to understand the evolution and formation of melanomas or skin cancers.

“The vast majority of human genes have counterparts in the zebrafish, especially genes related to human disease. This high quality genome is testament to the many scientists who worked on this project and will spur biological research for years to come. By modeling these human disease genes in zebrafish, we hope that resources worldwide will produce important biological information regarding the function of these genes and possibly find new targets for drug development,” explained senior author Prof Jane Rogers, also of the Wellcome Trust Sanger Institute.

The zebrafish genome has some unique features, not seen in other vertebrates. They have the highest repeat content in their genome sequences so far reported in any vertebrate species: almost twice as much as seen in their closest relative, the common carp. Also unique to the zebrafish, the team identified chromosomal regions that influence sex determination.

The zebrafish genome contains few pseudogenes – genes thought to have lost their function through evolution – compared to the human genome.

The team identified 154 pseudogenes in the zebrafish genome, a fraction of the 13,000 or so pseudogenes found in the human genome.

“To realize the benefits the zebrafish can make to human health, we need to understand the genome in its entirety – both the similarities to the human genome and the differences. Armed with the zebrafish genome, we can now better understand how changes to our genomes result in disease,” said Prof Christiane Nüsslein-Volhard, co-author and Nobel laureate from the Max Planck Institute for Developmental Biology.

“This genome will help to uncover the biological processes responsible for common and rare disease and opens up exciting new avenues for disease screening and drug development,” Dr Stemple said.

Bibliographic information: Kerstin Howe et al. The Zebrafish Reference Genome Sequence and its Relationship to the Human Genome. Natur 496, 498–503 doi: 10.1038/nature12111


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