Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Tactile croc jaws more sensitive than human fingertips

08.11.2012
Armoured in elaborate scales, the skins of crocodiles and alligators are much prized by the fashion industry. But sadly, not all skins are from farmed animals.

Some are from endangered species and according to Ken Catania from Vanderbilt University, USA, sometimes the only way to distinguish legitimate hides from poached skins is to look at the distribution of thousands of microscopic pigmented bumps that pepper crocodiles' bodies.

Adding that the minute dome organs are restricted to the faces of alligators, Catania puzzled, 'What are the organs for?' Explaining that they have been proposed to detect subtle shifts in water salinity and shown to sense ripples in water, Catania says, 'We suspected that there might be more to the story', so he and Duncan Leitch teamed up to take a closer look at the small structures. The duo discovered that the bumps are tactile and even more touch sensitive than human fingertips. They publish their discovery in The Journal of Experimental Biology at http://jeb.biologists.org.

Observing the skin of American alligators and Nile crocodiles with scanning electron microscopy, Leitch could see that each dome was surrounded by a hinge depression. And when he sliced through a series of domes to identify the sensory receptor structures beneath, he found sensitive free nerve endings near the dome surface, and laminated corpuscle structures – which are vibration sensitive – and dermal Merkel complexes – which respond to sustained pressure – in the lowest skin layer.

Next, Leitch stained the nerve structures leading from the skin through the reptile's jaw and painstakingly traced the sensitive trigeminal nerve as it branched to the domes. 'The innervation of these jaws was incredible!' exclaims Catania. The entire jaw was infiltrated with a delicate network of nerves. 'There was a tremendous number of nerve endings and each of the nerve endings comes out of a hole in the skull', Leitch adds. Referring to the animal's combative lifestyle, he suggests that this arrangement protects the delicate trigeminal nerve fibres – carried inside the skull – from damage during attacks while maximising the nerve endings' sensitivity at the surface.

But none of these observations answered the question of which system the domes relay sensory information to. Recalling that the domes had been proposed to detect salinity changes and even electric fields, Leitch gently bathed the limbs of Nile crocodiles in brackish water while carefully recording the electrical activity in the spinal nerve, but couldn't detect a signal. And when he repeated the experiments while applying a weak electric field to the water, there was no response again. However, when Leitch gently touched one of the sensory domes with a minute hair designed to test human touch sensitivity, he discovered that the domes around the animals' teeth and jaws were even more touch sensitive than human finger-tips. And when he filmed crocodiles and alligators going about their business in the aquarium at night, he was impressed at how fast the animal's 50 ms response times were. 'As soon as they feel something touch, they snap at it', recalls Catania.

So, why do such well-armoured animals require such an exquisite sense of touch? Leitch suggests that this sensitivity allows the animals to distinguish rapidly between unpalatable pieces of debris and tasty prey while also allowing mother crocodiles to dextrously aid their hatching young by extracting them from the egg with their jaws. The pair is keen to understand how these sensory areas map onto the forebrain. Explaining that massive regions of the human brain are dedicated to processing touch sensory information, Catania says, 'Crocodilians are not an ancestor to humans, but they are an important branch that allows us to fill in key parts of the evolutionary puzzle for how sensory maps in the forebrain have evolved'.

IF REPORTING ON THIS STORY, PLEASE MENTION THE JOURNAL OF EXPERIMENTAL BIOLOGY AS THE SOURCE AND, IF REPORTING ONLINE, PLEASE CARRY A LINK TO: http://jeb.biologists.org/content/215/23/4217.abstract

REFERENCE: Leitch, D. B. and Catania, K. C. (2012). Structure, innervation and response properties of integumentary sensory organs in crocodilians. J. Exp. Biol. 215, 4217-4230.

This article is posted on this site to give advance access to other authorised media who may wish to report on this story. Full attribution is required, and if reporting online a link to jeb.biologists.com is also required. The story posted here is COPYRIGHTED. Therefore advance permission is required before any and every reproduction of each article in full. PLEASE CONTACT permissions@biologists.com

kathryn Knight | EurekAlert!
Further information:
http://www.biologists.com

More articles from Life Sciences:

nachricht Multi-institutional collaboration uncovers how molecular machines assemble
02.12.2016 | Salk Institute

nachricht Fertilized egg cells trigger and monitor loss of sperm’s epigenetic memory
02.12.2016 | IMBA - Institut für Molekulare Biotechnologie der Österreichischen Akademie der Wissenschaften GmbH

All articles from Life Sciences >>>

The most recent press releases about innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Im Focus: Neuer Sensor: Was im Inneren von Schneelawinen vor sich geht

Ein neuer Radarsensor erlaubt Einblicke in die inneren Vorgänge von Schneelawinen. Entwickelt haben ihn Ingenieure der Ruhr-Universität Bochum (RUB) um Dr. Christoph Baer und Timo Jaeschke gemeinsam mit Kollegen aus Innsbruck und Davos. Das Messsystem ist bereits an einem Testhang im Wallis installiert, wo das Schweizer Institut für Schnee- und Lawinenforschung im Winter 2016/17 Messungen damit durchführen möchte.

Die erhobenen Daten sollen in Simulationen einfließen, die das komplexe Geschehen im Inneren von Lawinen detailliert nachbilden. „Was genau passiert, wenn sich...

Im Focus: Neuer Rekord an BESSY II: 10 Millionen Ionen erstmals bis auf 7,4 Kelvin gekühlt

Magnetische Grundzustände von Nickel2-Ionen spektroskopisch ermittelt

Ein internationales Team aus Deutschland, Schweden und Japan hat einen neuen Temperaturrekord für sogenannte Quadrupol-Ionenfallen erreicht, in denen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

Die Perspektiven der Genom-Editierung in der Landwirtschaft

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Parkinson-Krankheit und Dystonien: DFG-Forschergruppe eingerichtet

02.12.2016 | Förderungen Preise

Smart Data Transformation – Surfing the Big Wave

02.12.2016 | Studien Analysen

Nach der Befruchtung übernimmt die Eizelle die Führungsrolle

02.12.2016 | Biowissenschaften Chemie