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DE7146177U - Als Lehrmittel dienende Vorrichtung zum Anzeigen elektrischer Potentiale bei Insekten

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Publication number: DE7146177U
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Authority: DE
Original assignee: HARDER E
Current assignee: HARDER E
Publication date: 1972-04-27

Description

Als Lehrmittel dienende Vorrichtung zum Anzeigen elektrischer Potentiale bei Insekten

Die Neuerung betrifft eine als Lehrmittel dienende Vor» richtung zum Anzeigen, insbesondere Sichtbarmachen und vorzugsweise qualitativen Veranschaulichen elektrischer Potentiale, die bei Insekten od.dgl. bei Erregung von Sinneszellen durch entsprechende Reize in den Sinneszellen entstehen und durch die zugehörigen Nerven weitergeleitet werden.

Zum Nachweis solcher durch Sinneserregungen erzeugcer Potentiale bei Insekten sind bisher in der Forschung aufwendige und teuere Apparaturen verwendet worden, welche als Lehrmittel z.B. für höhere Schulen schon aufgrund der hohen Kosten nicht infrage kamen.

Es besteht deshalb die Aufgabe, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei welcher insbesondere an lebenden Insekten zumindest qualitative Messungen solcher Sinneserregungen

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möglich sind. Dadurch soll es möglich sein, im Schul-Biologieunterricht den Schülern die Nervensysteme von Insekten und deren Funktionsweise zu veranschaulichen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die neuerungsgemäße Vorrichtung gekennzeichnet durch zwei verstellbare Elektroden, deren eine an ihrem Ende vorzugsweise einen elektrolytgetränkten Pinsel besitzt und in wenigstens einer Ebene geführt verschwenkbar ist und deren andere von einem vorzugsweise biegsamen, nach einer Verbiegung seine Stellung behaltenden, elektrisch leitenden Verbindungsglied getragen ist.

Dadurch ist- es möglich, z- B, den elektrolytgetränkten Pinsel am Auge oder sinsr sonstigen Struktur, von welcher man ein Erregerpotential ableiten möchte, anzulegen und die andere indifferente Elektrode kann irgendwo am Körper des Tieres angelegt, z.B. leicht eingest/ochen werden.

Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Vorrichtung durch einen zumindest drehbaren Tisch od.dgl. gekennzeichnet ist, auf welchem das anfangs betäubte Tier festlegbar ist. Dadurch wird die gesamte Vorrichtung und deren Handhabung stark vereinfacht, da das Insekt in beliebiger Weise auf diesem als Objektträger dienenden Tisch festgelegt werden kann, wonach durch Einstellung des Tisches und der Elektroden eine günstige Position zur Durchführung der gewünschten Messungen

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hergestellt werden kann. Zweckmäßigerweise ist dabei die Tischfläche mit einem Werkstoff, z.B. einem Schaumkunststoff od. dgl. versehen, xn den Befestigungsnadeln leicht lösbar einsteckbar sind. Dadurch ist es möeclich, ein betäubtes Insekt auf den Tisch zu setzen und mit sich kreuzenden Nadeln zu umgeben, so daß es nach der Beendigung der Betäubung seine Stellung nicht verlassen kann und dennoch unverletzt bleibt.

Eine Weiterbildung der Erfindung kann darin bestehen, daß der drehbare Tisch zusätzlich kippbar und feststellbar vorzugsweise auf einem zentralen Kugelgelenk od.dgl. gelagert ist. Sollen z.B. die elektrischen Potentiale gemessen werden, die von den Wahrnehmungszellen im Auge eines Insektes erzeugt werden, kann der Tisch in eine crünsfcige Position zu einer Lichtblitze od.dgl. erzeugenden Vorrichtung orientiert werden. Ferner wird durch die Kippbarkeit des Tisches in Kombination mit der Drehbarkeit auch die Anpassung und Anbringbarkeit der Elektroden verbessert.

Eine Weiterbildung der Neuerung kann noch darin bestehen, daS die starr geführte Elektrode, in der Regel die differente Elektrode, zur Schwenkbarkeit in unterschiedliche Richtungen kardanisch aufgehängt ist.

Auf einfache Weise können die beiden Elektroden z.B. mit einem Oszillographen verbunden sein, um unterschiedliche elektrische Potentiale und deren Verlauf sichtbarzumachen.

Solche Oszillographen sind in aller Regel in Scnuler. bereits vorhanden, so da die vorliegende Neuerung ein einfaches Lehrmittel darstellt, welches auch preisgünstig erworben werden kann und dennoch eine erhebliche Bereicherung des Biologieunterrichtes bedeutet.

Nachstehend ist die Neuerung mit ihren ihr als wesentlich zugehörenden Einzelheiten anhand der Zeichnung noch näher beschrieben. Es zei^t:

Fig. 1 in schaubildlicher Darstellung eine neuerungsgemäße Vorrichtung, bei welcher ein noch zu beschreibender Abdeckkäfig abgenommen iso,

Fig. 2 einen vertikalen Teillängsschniut durch eine neuerun^sgemäSe Vorrichtung und

Fig. 3 ein Elektroretinogramm, welches an einem Fliegenauge bei Lichtreizung entsteht und mit der neuerungsgemäiJen Vorrichtung an einem Oszillographen sichtbar gemacht werden kann.

Eine im ganzen mit 1 bezeichnete Vorrichtung dienu als Le..rmittel bzw. Versuchsanordnun^, mit der durch Erregung von Sinneszellen insbesondere bei Insekten erzeugte elektrfeche Potentiale sichtbar gemacht und vor allem qualitativ veranschaulicht werden können.

Wird z.B. das Auge einer Stubenfliege von einem Lichtreiz getroffen, ergibt sich an den Basalenden der Rezeptoren im

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Der Pinsel 5 kann z.B. auf einen Teil eines Insektenauges aufseleg-c werden, während die Elektrode 4 z.B. in den Flugmuskel einer Stubenfliege gestochen werden kann. Dadurch erhält man zumindest qualitativ eine Messung des Potentiales zwischen Vorder- urti Rückseite des Insektenauges.

In den Figuren 1 und 2 erkennt man, daß die Elektrode 2 an einem Arm 6 gehalten ist, welcher wenigstens ein Gelenk 7 besitzt. Dieses Gelenk 7 hat im Ausführungsbeispiel einen Freiheitsgrad, kann jedoch auch als kardanisches Gelenk ausgebildet sein.

Auch anstelle des Drahtes 5 kann ein ggfs. In seiner Länge und Schv/enivbar'.ceit veränderbares Verbindungsglied vorgesehen sein.

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Zur Aufnahme eines Insektes dient ein zentraler Tisch S, welcher auf einer Grundplatte 9 der Vorrichtung zumindest drehbar angebracht ist. Die Tischfläche ist dabei mit einer Werkstoff schicht. 10 versehen, in welche Befestijungsnadeln d.dgl. leicht lösbar einsteckbar sind. Zum Beispiel kommt ein Schaumkunststoff od.djl. Werkstoffschicht 10 in Frage.

Das zunächst betäubte Insekt wird auf diese Schicht 10 gesetzt und dann ringsum durch sich kreuzende Nadeln so festgelegt, daß es nach dem Erwachen seine Stellung beibehalten muß, jedoch nicht verletzt wird. Durch die Drehbarkeit des Tisches ist es dabei leicht möglich, das Insekt in eine günstigere Position relativ zu den Elektroden oder zu einer einen Reiz erzeugenden Vorrichtung zu orientieren.

In Fig. 2 erkennt man, daß der drehbare Tisch 8 zusätzlich kippbar und feststellbar auf einem zentralen Kugelgelenk 11 od.dgl. gelagert ist. Dabei dient zur Festlegung eine Klemmschraube 12. In vorteilhafter Weise befindet sich dabei Kugelgelenk und Feststellschraube unterhalb der Grundplatte 9 und diese hat im Bereich des zentralen Tischbeines 8a eine entsprechend große Lochung 13, um eine genügende Verschwenkung des Tisches zu erlauben.

Zur Abschirmung von Fremdpotentialen ist die gesamte Vorrich-

z.B. aus Draht

tung gemäß Fig. 2 von einem Faraday ischen Käfig 14/überdeckt.

Dadurch kann die Meßgenauigkeit erheblich gesteigert v/erden,

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obwohl für ein Lehrmittel bereits eine qualitative Angabe

Ir. ler. Figuren 1 und 2 erkennt man eineHalterun^ 15, vor. welcher ein Kabel Io ausgeht. Dieses Kabel besitzt an seinem Encie einen Stecker 17, dessen beiden Steckerstifte lS und -9 -it den beiden Elektroden 2 und -4- verbunden sind und zwischen diesen Elektroden bestehende Potentialunterschiede und Schwankungen in einem Oszillographen 20 sichtbar machen können. Dazu enthält das Kabel 16 eine nicht näher dargestellte Leitung von der Elektrode 2, welches an den Stift 18 führt. Ferner ist in dem Kabel 16 eine Leitung vorgtsehen, die in noch zu beschreibender Weise mit der Eektrode 4 verbunden ist. Diese Masseelektrode 4 ist dazu mit der im Ausführungsbeispiel elektrisch leitend vorgesehenen Grundplatte 9 und die Grundplatte 9 mit dem Masseanschluß des Kabels 16 verbunden. Im Ausführungsbeispiel ist in Fig. 2 schematisch eine Leitung 21 angedeutet, welche den Stromflu3 durch die Grundplatte veranschaulichen soll. Innerhalb der Halterung 15 ist eine Isolierung zwischen dem Kontakt 22 an der Grundplatte und dem Arm 6 der Elektrode 2 vorgesehen und ebenso sind auch die beiden Stifte Id und 19 und die zu diesen Stiften führenden Leitungen gegeneinander isoliert.

In Fig, 5 sind übereinander zwei Kurven 23 und 24 aufgetragen. Dabei zeigt die Kurve 22 eine Lichtänderung, wobei der Bereich 2Ja einem Lichtblitz odldgl. Lichtverstärkung entspricht. Man erkennt die entsprechende Reaktion der Sinnes-

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seilen in der Kurve 24. Nac.i einer icurr-en Latent ?.j ;
er^euj't der Lichtrei". einen so jer.anr.to:: Eir.nffekt, aor
als Kurvensp\tzi,- E sjcntba¹" v;ird. Die Kurve füllt danach
auf ei ^ negatives Zwischenpotential ab und nach dem Ende
des Licrtblitzes er-ibt sich der sogenannte Auseffekt, v/elcher in der Kurve 24 als naci. unten gerichtete Spitze A erkennbar ist. D:' ^se Reaktion am Au^e einer Stubenfliege aufgrund eines Lichtblitzes ist an sich bekannt und kann in vorteilhafter V/eise durch das neuerungsgernä.3e Gerät auf einfache Weise z.B. auch im Schulunterricht sichtbar gemacht werden.

Es sei noch erwähnt, da.3 die Pinselelektrode aus einem gezogenen C-lasröhrchen mit einer Watte füllung und einem Wat te-

pinsel bestehen kann, wobei dieses Röhrchen mit z.B. l^iger Natriumchlorid lösung gefüllt ist und dementsprechend auch den Wattepinsel durchtränkt. Über einen Kupferdraht ist diese getränkte Watte dann mit dem schon erwähnten Arm 6 verbunden

Ss sei noch erwähnt, daß z.B. auch die Reizung der Sinnesborsten an den Eedipalpen von Spinnen mit der neuerunfjsgemäSen Verrichtung auf einfache Weise sichtbar gemacht werden können. Diese Sinnesborsten und -haare werden schon durch leichte Luftbewegungen abgebogen und erregen die entsprechenden Sinneszellen an ihrer Basis. Dadurch entsteht wiederum ein entsprechendes Potential. Wenn dieses groß genug ist, wird eine fortgeleitete Erregung ausgelöst. Es handelt sich auch hierbei ähnlich wie bei dem vorerwähnten Versufa mit einer Stubenfliege um ein elektrisches Phänomen, welches eine Potential

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änderung etwa in der Größenordnung von 80 mV bewirkt. Diese Potentialänderung Iä3t sich wiederum mit den beiden Elektroden 2 und 4 abgreifen und auf dem Oszillographen 20 .sichtbar machen. Dabei wird die differente 3ektrode 2 an die Struktur, von welcher man ableiten will, angelegt. Mit der indifferenten Elektrode h kann irgendwo am Körper des Tieres eine entsprechende Verbindung hergestellt werden.

Auch in diesem Falle wird das Tier z.B. mit Kohlendioxyd zunächst betäubt und mit sogenannten Insektennadeln auf der Schicht 10 des Tisches δ festgelegt, so da3 die Spinne dabei nicht verletzt v;ird. Die Indifferente Elektrode 4 kann dann z.B. ir. eir.eS der- hinteren Bcino gestochen und die differente Elektrode 2 an das Knie des Pedipalpus angelegt werden. Durch Blasen warden die Sinnesborsten gereizt und es ergibt sich ein entsprechender Potentialunterschied, welcher in der vorbeschriebener. V.'iise wiederum sichtbar gemacht werden kann.

Die neuerungsgemä.3e Vorrichtung ist einfach im Aufbau und in der Handhabung und erlaubt aufgrund der starren Führung der Elektrode 2 und der Festlegbarkeit eines Insektes ein gezieltes und schonendes Anlegen dieser Elektrode auch an empfindlichen Stellen des Insektes, z.B. am Auge.

Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale und Konstruktinsdetails können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander neuerungswesentlich sein.

-Schutzansprüche-

Claims

1. Insbesondere als Lehrmittel dienende Vorrichtung zum Anzeigen, insbesondere Sichtbarmachen und vorzugsweise qualitativen Veranschaulichen elektrischer Potentiale, die bei Insekten od.dgl. bei Erregung von Sinneszellen durch entsprechende Reize an den Sinneszellen entstehen und durch die zugehörigen Nerven weitergeleitet werden, gekennzeichnet durch zwei verstellbare Elektroden (2; 4), deren eine (2) an ihrem Ende, vorzugsweise einen elektrolytgetränkten Pinsel (3) besitzt und in wenigstens einer Ebene geführt verschwenkbar ist und deren andere (4) von einem vorzugsweise biegsamen, nach einer Verbiegung seine Stellung behaltenden, elektrisch leitenden Verbindungsglied (5) getragen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen zumindest drehbarenTisch (8) od.dgl., auf welchem das Tier festlegbar ist.

J). Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tischfläche mit einem Werkstoff (10), z.B. einem

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Schaurrikunststoi'f o.djl. versehen ist, in der. Jefesoigunjsnadein ie-.chv lösbar einsteckbar oind.

²T. "orrichtun.-- nac:, Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet:, da." der drehbare Tisch (c) zusätzlich kippbar und festle.3-bar vorzugsweise auf einen zentraler. Kugelgelenk (11) od. d^l, ~elagert ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die starr geführte Elektrode (2) zur Sehwenkbarkeit in unterschiedliche Richtungen kardanisch aufgehängt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem oder mehreren der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß sie (1) von einem Faraday¹sehen Käfig (14) zur Abschirmung gegen Fremdpotentiale überdeckt ist.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Masseelektrode (4) mit der elektrisch leitenden Grundplatte (9) und die Grundplatte (9) mit dem Masseanschluß eines z.B. zumAnschlie.Ben an einem Oszillographen (20) od.dgl. Messgerät vorgesehenen Kabels (16) verbunden sind.