electroreceptive fishes

Electroreception
Seeing
Hearing
Tasting
Smelling
Touch
Electrical signals
 Reception （電気受容）
 Generation （発電）
モルミリ目
ジムノティ目
Functional classification of electric fishes
 Only electroreceptive
電気受容だけが可能な魚
 Electrogeneric as well as electroreceptive
発電と電気受容の両方が可能な魚
Weakly electric fishes 弱電気魚
Strongly electric fishes 強電気魚
Only electroreceptive fishes
 Sharks, rays,
non-teleost rayfinned fishes,
cyclostomes
 サメ, エイ, 非硬骨
魚、ヤツメウナギ
 Catfishes
 硬骨魚は例外
 Teleost is an
exception
 ナマズ
Electroreceptors
Skin
Ampullary organ
All electric fishes: for
‘passive’ electrolocation
Tuberous organ
Only in electrogeneric fishes:
for
‘active’ electrolocation
• Electric-to-electric transduction
電気で何をするのか
What do they do with it?
 Detection of weak electricity from
animals （餌を見つける）
 The source of electricity:
- muscle contraction activities
- electrical activities at the gill
- earth magnetic field
 Communication and navigation
Electroreceptive fishes
detect biogenic electricity
• Muscle activities (~electromyogram)
• Electrochemical signals from the gill.
– The gill is an ion-exchanger that produces
standing potential.
ロレンツィーニ器官
5 nV/cm = 1.5V / 3000 km
~ 1 V / 1000 miles
1.5V
Electric fishes w/ electroreceptive and
electrogeneric capabilities
 Weakly electric fishes （弱電気魚）
(several mV/cm)
African: elephant nose, Gymnarchus
Central and South American: Gymnotiformes
 Strongly electric fishes （強電気魚）
(up to 600V)
Electric eel
Electric ray
Electric catfish
Electric fishes with the electric organ (electrogeneric)
Electrical signals
 Reception （電気受容）
 Generation （発電）
• 強電気魚 (50 – 800V)
– 威嚇
– 防御
– 麻痺
• 弱電気魚（数V以下）
– 電気定位
– 電気コミュニケーション
– 混信回避行動
Pacemaker nucleus in the brain
• 強電気魚 (50 – 800V)
– 威嚇
– 防御
– 麻痺
• 弱電気魚（数V以下）
– 電気定位
– 電気コミュニケーション
– 混信回避行動
電気定位 (electrolocation)
電気器官
electric organ
電場
electrolocation
object
electric field
~400 Hz
電気受容器
electroreceptors
time
2.5 msec
- Resistance
→ amplitude
- Capacitance → phase (time)
250-500 Hz
電気受容器
electroreceptors (all over the skin)
time
2.5 msec
• 強電気魚 (50 – 800V)
– 威嚇
– 防御
– 麻痺
• 弱電気魚（数V以下）
– 電気定位
– 電気コミュニケーション
– 混信回避行動
発電周期変調によるコミュニーケーション
（ジムノティ目）
Hypopomus
Eigenmannia
Apteronotus
• Brachyhypopomus gauderioの産卵ビデオ
パルス波形によるコミュニケーション
（モルミリ目電気魚）
• 強電気魚 (50 – 800V)
– 威嚇
– 防御
– 麻痺
• 弱電気魚（数V以下）
– 電気定位
– 電気コミュニケーション
– 混信回避行動
Gymnarchus niloticus
electric organ
発電周波数
混信回避行動
人工刺激の周波数（周波数クランプ）
魚の発電周波数
周波数
+2 Hz
+ 2 Hz
F is h •fs o w n d is h c a rg e fre q u e n c y
- 2 Hz
時間
- 2 Hz
F is h •fs o w n d is h c a rg e fre q u e n c y
2 Hz
5 sec
Kawasaki (1993)

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