Aktueller Stand des Farbensehens der Pavianarten - Fourierinterferometrische Untersuchungen am Mantelpavian (Papio hamadryas).

Dissertation

147 Seiten

Ganze Arbeit

Fakultät für Biologie, Ludwig-Maximilians-Universität München
Leitung: Prof. Dr. Roland Gemperlein
Tierpark Hellabrunn München

Zusammenfassung:

Die vorliegende Arbeit vergleicht die detaillierten Strukturanalysen in der Retina von 4 Pavianarten mit den Untersuchungen in der Retina des Mantelpavians. Das Ziel dieser Arbeit ist es, tiefere Erkenntnisse über das Farbensehen des Mantelpavians zu erlangen. Die Anwendung moderner Messmethoden ist aus tierschutzrechtlichen Gründen bei den Pavianarten rar und nur in wenigen Fällen wurden in vitro-Untersuchungen durchgeführt. Die M- und L-Zapfendichte im Bereich 100 μm von der Fovea (79)(Krebs und Krebs, 1989), die S-Zapfendichte bei 1 Grad von der Fovea (84)(Marc und Sperling, 1977) und die Dichte der Ganglienzellen (80)(Fischer und Kirby, 1991) sind in der Retina des Grünen Pavians und Gelben Pavians gegenüber den Dichten in der menschlichen Retina leicht erhöht (51)(Curcio und Allen, 1990), (97)(Goodchild et al., 1996), (48)(Ahnelt, 1998). Die Zufallsverteilung bei den M- und L-Zapfen und die reguläre Verteilung bei den S-Zapfen haben der Gelbe Pavian und der Rote Pavian mit dem Menschen gemein (84)(Marc und Sperling, 1977), (83)(Martin et al., 2000). Der Grüne Pavian besitzt einen Visual streak (80)(Fischer und Kirby, 1991), der etwa die gleiche Form hat wie in der menschlichen Retina (51)(Curcio und Allen, 1990). Beim Gelben Pavian antworten die midget- und parasol- Ganglienzellen auf die erregenden KA-, AMPA-, NMDA-Rezeptoren und auf die hemmenden GABA-, GLY-Rezeptoren (85)(Zhou et al., 1994). Bis auf Untersuchungen an Müller-Zellen in der Mantelpavian-Retina, siehe Kap. 4.7.1 gibt es keine Veröffentlichung über das Sehsystem des Mantelpavians. In der Fovea wurden nur Zapfen und keine Stäbchen gezählt (87)(Reichenbach, 1999). Dieser Befund ist schlüssig mit der über alle Primaten getroffenen Aussage. Ein für elektrophysiologische Messungen nach der Methode FIS tauglicher portabler Versuchsaufbau wurde neu entwickelt. Messungen in medias res an 10 Mantelpavianen im Münchener Tierpark Hellabrunn belegen die hohe Qualität des Verfahrens. Die Methode FIS, die Entwicklung des Verfahrens, seine aufwendige Programmierung der Regelung und Auswertung werden in den Kap. 5, Kap. 7.2 und im Anhang Kap. 13 erläutert. Die Methode FIS erlaubt schnelle Messungen der ERG-Antworten mit hoher Auflösung im 10-9 m Bereich. Die daraus berechneten spektralen Empfindlichkeiten zeichnen sich durch gute Reproduzierbarkeit aus. Die spektralen Empfindlichkeiten können durch Summation von Absorptionskurven angenähert werden, wie ein Abgleich mit den nach der 96 9 Zusammenfassung / Summary Mikrospektralphotometrie gewonnenen Spektraldaten der Photopigmente beweist (82)(Bowmaker et al., 1991), siehe Kap. 7.2.3 und Kap. 7.3. Die Spektraldaten der Photopigmente der Mantelpaviane reihen sich in die Spektraldaten der Altweltaffen ein. Die Messungen der ERG-Antworten und die Berechnung der spektralen Empfindlichkeiten von 10 Mantelpavianen nach der Methode FIS bringen neue Ergebnisse über die Verteilung der S-, M- und L-Zapfen und über die Variation der L- zu M-Zapfenzahl bei den Pavianarten. Für die Mantelpavian-Retina beträgt die durchschnittliche prozentuale Verteilung der S-Zapfen ca. 5 Prozent, der M-Zapfen ca. 29 Prozent und der L-Zapfen ca. 66 Prozent, siehe Kap. 7.4. Die Werte zeigen eine ähnliche Verteilung der S-, M- und L-Zapfen wie sie in der menschlichen Retina beobachtet wird (18)(Sharpe et al. 1999b). In der Variation der L- zu M-Zapfenzahl zeichnet sich beim Mantelpavian eine Tendenz zu mehr L-Zapfen ab. Bei den Mantelpavian Weibchen wird eine Variation von 2,0:1 und bei den Mantelpavian- Männchen eine Variation von 2,4:1 bestimmt, siehe Kap. 7.5. Es gibt keinen großen Unterschied in der Variation der L- zu M-Zapfenzahl zwischen dem Geschlecht der Mantelpaviane. Bei den Altweltaffen existiert kein merklicher statistischer Unterschied im relativen Verhältnis der L- zu M-Zapfen-mRNA (58)(Deeb et al., 2000). Aus der Berechnung der spektralen Empfindlichkeiten bei den Mantelpavianen lassen sich eine klassische blau-gelb-Verschaltung und eine weitere Verschaltung ableiten, die aber näherer Prüfung bedarf. Das Ergebnis steht im Einklang mit der Zunahme des blau-gelb-Kanals gegenüber dem rot-grün-Kanal in der peripheren Retina (45)(Murray et al., 2006). In weiteren Forschungsvorhaben sollten bei den Pavianarten die Gegenfarbmechanismen der klassischen S-ON/(L+M)-OFF Zellen, SOFF/( L+M)-ON Zellen und weiterer Ganglienzelltypen untersucht werden, die zum Farbensehen beitragen könnten. Die neuen Ergebnisse über die Mantelpaviane geben weitere Impulse zu Untersuchungen offener Fragestellungen.
Der Mantelpavian besitzt ein trichromatisches Farbensehen

Abstract:

This thesis is concerned with an overview of the retinal tissues of 4 baboon species and the hamadryas baboon. The aim of this scientific work is it to achieve a deeper kwowledge of the color vision of the hamadryas baboon. The application of modern measuring methods and analysis is scarce in baboon species out of legal reasons concerning the protection of animals. In only few cases in vitro-investigations at baboons have been carried out. The density of M- und L-cones in the field of 100 μm of the fovea (79)(Krebs und Krebs, 1989), the density of S-cones at 1 degree of the fovea (84)(Marc and Sperling, 1977) and the density of ganglion cells (80) (Fischer und Kirby, 1991) are slightly higher in the retinas of the anubis baboon and cynocephalus baboon compared with that of the human retina (51)(Curcio und Allen, 1990), (97)(Goodchild et al., 1996), (48)(Ahnelt, 1998). The coincidence distribution of the M- and L-cones and the regular distribution of the S-cones in the retinas in the cynocephalus baboon and papio baboon are in common with humans (84)(Marc und Sperling, 1977), (83)(Martin et al., 2000). The anubis baboon possesses a visual streak (80)(Fischer and Kirby, 1991) which has about the same shape as the human retina (51)(Curcio und Allen, 1990). The midget- and parasol-ganglion cells of the cynocephalus baboon react to KA-, AMPA-, NMDA- and GABA-, GLYreceptors (85)(Zhou et al., 1994). Except investigations into Mueller cells in the hamadryas baboon retina, see chap. 4.7.1 there are no publications concerning to color vision of the hamadryas baboon. In the fovea only cones and no rods were counted (87)(Reichenbach, 1999). These findings are conclusive with the knowledge we have of all primates. A portable experimental setup suited for electrophysiological measurements according to FIS-method has specially been developed. In Munich Zoo measurements on 10 hamadryas baboons were carried out and they prove the high standard of this method. The FIS-method, the development of this method, its complex programming of the controlling and the evaluation are described in chap. 5, chap. 7.2 and appendix chap. 13. The FIS-method permits fast measurements of the ERG with high resolution in the 10-9 m range. Spectral sensitivities calculated with it are characterised by very good reproductibility. The spectral response curves are fitted by the summation of spectral data from other investigations, e.g. microspectralphotometry (82)(Bowmaker et al., 1991), see chap. 7.2.3 and chap. 7.3. As a result the spectral data of the hamadryas baboons join those of the old world monkeys. 98 9 Zusammenfassung / Summary The measurements of the ERG and the computation of spectral sensitivities of 10 hamadryas baboons bring new results about the distribution of the S-, M- and L- cones and about the variation of the L:M cone ratio within the baboon species. For the retina of the hamadryas baboon the average proportional distribution of the S- cones amounts to approx. 5 per cent, the M-cones approx. 29 per cent and the L- cones approx. 66 per cent, see chap. 7.4. In the retinas of the hamadryas baboons a similar distribution of S-, M- and L-cones is observed like in the human retina (18)(Sharpe et al. 1999b). The hamadryas baboon shows a tendency to more L-cones in the variation of the L:M cone ratio. The L:M cone ratio is computed 2,0:1 with females and 2,4:1 with males, see chap. 7.5. The evaluation of the spectral sensitivities shows that the variation of the L:M cone ratio is not remarkable between hamadryas baboon females and males. Between the sexes of the old world monkeys there is no noticeable statistical difference in L:M mRNA ratios (58)(Deeb et al., 2000). From the computation of spectral sensitivities in hamadryas baboons a classical blue-yellow coding pathway can be derived. The result is in conformity with the increase of the blue-yellow coding pathway in contrast to the red-green coding pathway in the peripheral retina (45) (Murray et al., 2006). Further studies are necessary to examine the details of color opponency of the classical S-ON/(L+M)-OFF cells, S-OFF/(L+M)-ON cells and other ganglion cell types that could contribute to the color vision of the baboons. The new results about the hamadryas baboons give new impetus to more investigations into open questions.
The hamadryas baboon shows a trichromatic color vision.

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Male tolerance and male-male bonds in a multilevel primate society.

PNAS, Published online before print, September 8, 2014. doi:10.1073/pnas.1405811111.

Abstract:

Male relationships in most species of mammals generally are characterized by intense intrasexual competition, with little bonding among unrelated individuals. In contrast, human societies are characterized by high levels of cooperation and strong bonds among both related and unrelated males. The emergence of cooperative male–male relationships has been linked to the multi-level structure of traditional human societies. Based on an analysis of the patterns of spatial and social interaction in combination with genetic relatedness data of wild Guinea baboons (Papio papio), we show that this species exhibits a multilevel social organization in which males maintain strong bonds and are highly tolerant of each other. Several “units” of males with their associated females form “parties”, which team up as “gangs”.

Several gangs of the same “community” use the same home range. Males formed strong bonds predominantly within parties; however, these bonds were not correlated with genetic relatedness. Agonistic interactions were relatively rare and were restricted to a few dyads. Although the social organization of Guinea baboons resembles that of hamadryas baboons, we found stronger male–male affiliation and more elaborate greeting rituals among male Guinea baboons and less aggression toward females. Thus, the social relationships of male Guinea baboons differ markedly from those of other members of the genus, adding valuable comparative data to test hypotheses regarding social evolution. We suggest that this species constitutes an intriguing model to study the predictors and fitness benefits of male bonds, thus contributing to a better understanding of the evolution of this important facet of human social behavior.

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Continued decline in tree euphorbias (Euphorbia tetragona and E. triangularis) on the Great Fish River Reserve, Eastern Cape, South Africa.

African Journal of Ecology 48 (4): 923–929.
Article first published online: 10 NOV 2010 
DOI: 10.1111/j.1365-2028.2009.01193.x

Abstract:

A dramatic decline averaging 43% over a 4-year period has occurred in tree Euphorbia (Euphorbia tetragona and Euphorbia triangularis) populations on the Great Fish River Reserve, South Africa. These changes are evident from data gathered by general vegetation monitoring methods as well as from a focused study of four tree Euphorbia populations. The decline from 2003 to 2007 was more marked for E. triangularis than for E. tetragona and was accompanied by a general absence of seedlings and a reduced presence of younger age classes of both species, decreasing the proportion of younger trees in the populations. The role of megaherbivores, specifically the black rhinoceros, in these changes is well established. However, the impact of baboon activity, leading to damage to tree crowns and upper branches, is also substantial, especially on E. triangularis populations. Damaged crowns were recorded significantly more often for E. triangularis than for E. tetragona, and the damage frequency increased with decreasing tree height. Thus, our work provides the first evidence that these two closely related Euphorbia species may be affected differently by herbivory.

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Klinische Studien über die Immobilisation von Mantelpavianen (Papio hamadryas) unter Verwendung der "Hellabrunner Mischung" und über den postnarkotischen Einfluss von Atipamezol und Yohimbin im Vergleich zu Etilefrin als Aufwachbeschleuniger.

Vet. med. Diss., LMU München

145 Seiten, Tabellen, Grafiken

Tierpark Hellabrunn, München, Zoologischer Direktor: Prof. Dr. H. Wiesner, und Chirurgische und Gynäkologische Kleintierklinik im Zentrum für Klinische Tiermedizin der Ludwig-Maximilians-Universität München, Vorstand: Prof. Dr. U. Matis

Voller Text

Zusammenfassung:

In der vorliegenden Arbeit wurde die Wirksamkeit der "Hellabrunner Mischung" ("HM" = ca. 125 mg Xylazin/ml und 100 mg Ketamin/ml) sowie die Verkürzung der Aufwachphase durch verschiedene Medikamente unter Praxisbedingungen an Mantelpavianen (Papio hamadryas) untersucht. Zur Remobilisierung der Paviane wurden die alpha2-spezifischen Antagonisten Atipamezol und Yohimbin, sowie das kreislaufstimulierende Medikament Etilefrin eingesetzt und vergleichende Untersuchungen durchgeführt. Die "HM" erwies sich selbst in hoher Über- und Unterdosierung als eine äußerst sichere und wirksame Mischung zur Immobilisation von Mantelpavianen. Bei keinem der untersuchten Tiere kam es zu lebensbedrohlichen Zwischenfällen. Alle gemessenen physiologischen Parameter blieben während der Seitenlage stabil und bewegten sich im physiologischen Bereich. Die drei untersuchten "Aufwachbeschleuniger" (Atipamezol, Yohimbin, Etilefrin) zeigten erhebliche Unterschiede. Atipamezol führte zu einer signifikanten und sehr schnellen Wiedererlangung des Bewusstseins. Allerdings traten nach Verabreichung von Atipamezol bei einigen Tieren in der Aufwachphase Krämpfe oder eine motorische Starre der Muskulatur auf. Diese Nebenwirkungen erklären sich wahrscheinlich dadurch, dass Atipamezol nur die Xylazinkomponente der "HM" antagonisiert, wodurch es dann zu einem relativen Ketaminüberhang kommt. Yohimbin verursachte i.m. gegeben (im Gegensatz zu der üblichen i.v. Gabe) keine klar nachweisbare Aufwachbeschleunigung. Zusätzlich traten die gleichen Nebenwirkungen auf wie nach der Gabe von Atipamezol. Etilefrin führte wie Atipamezol zu einer Verkürzung der Aufwachphase. Diese war allerdings etwas geringer. Im Gegensatz zu Atipamezol und Yohimbin kam es nach Einsatz von Etilefrin zu keinen Nebenwirkungen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass nach Einsatz der "HM" an Mantelpavianen, sich Atipamezol und Etilefrin (i.m. gegeben) als geeignet erwiesen haben, die Aufwachphase zu verkürzen. Yohimbin ist hingegen nicht empfehlenswert. Es kam zu keiner signifikanten Beschleunigung des Erwachens und zudem zu erheblichen Nebenwirkungen.

Abstract

The objective of the present study was to examine the effectiveness of the anesthetic combination "Hellabrunne mixture" ("HM" = approximately 125mg xylazine/ml and 100mg ketamine/ml) on hamadryas baboons, as well as the influence of various drugs over the time it took the baboons to wake up (their "waking up phase") under practical conditions. In order to remobilize the baboons, comparative studies were conducted using: alpha2-specific antagonists atipamezole and yohimbine as well as the circulation stimulating drug etilefrine. The "HM" proved to be a very safe and effective anesthetic, even when given in doses that were too low or when overdosed. None of the examined animals had any life threatening incidents. All of the measured physiological parameters were normal and remained stabile during anesthesia. The three assayed accelerators used to remobilize the baboons (atipamezole, yohimbine, etilefrine) showed substantial differences in their effects. Atipamezole caused the baboons to regain consciousness significantly faster than the other drugs. However, some of the animals that were administered atipamezole had catalepsis cramps during their waking up phase. These side effects can be explained most likely, by the fact that atipamezole only antagonizes the xylazine component of the "HM" which causes a relative overdose of ketamine. Examining the effects of yohimbine administered i.m. (in contrast to the usual i.v. administration) yielded no substantial acceleration of remobilization. The same side effects were observed after administering atipamezole. Similar to atipamezole, etilefrine also shortened the waking up phase significantly, but to a lesser extent than atipamezole. In contrast to atipamezole and yohimbine, no side effects were observed after administering etilefrine. In summary, the i.m. administration of atipamezole and etilefrine proved to be suitable to shorten the waking up phase of hamadryas baboons after using "HM". In contrast, yohimbine cannot be recommended, as noticeable side effects were evident and no significant acceleration of remobilization was observed.

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