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Bigotes de gato closeup.jpg
Una chinchilla con grandes macrovibrisas.

Whiskers o vibrisas ( / v ə b r ɪ s i / ; singular: Vibrisas ; / v ə b r ɪ s ə / ) son un tipo de mamífero pelo que normalmente se caracteriza, anatómicamente, por su longitud largas, grandes y folículo piloso bien inervado y por tener una representación identificable en la corteza somatosensorial del cerebro. [1]

Están especializados para la detección táctil (otros tipos de cabello funcionan como sensores táctiles más toscos). Las vibrisas crecen en varios lugares en la mayoría de los mamíferos , incluidos todos los primates, excepto los humanos. [2] Las vibrisas son análogas a las antenas que se encuentran en los insectos y otros artrópodos .

En medicina, el término vibrissae también se refiere a los pelos gruesos que se encuentran dentro de las fosas nasales humanas . [3]

Anatomía [ editar ]

Grupos vibrisales [ editar ]

Un zorro patagónico que muestra cuatro grupos craneales principales de vibrissae: supraorbital (arriba del ojo), mystacial (donde estaría un bigote), genal (en la mejilla, extremo izquierdo) y mandibular (apuntando hacia abajo, debajo del hocico).

Vibrissae (derivado del latín vibrio 'vibrar') generalmente se agrupan en diferentes partes del cuerpo. Los mamíferos terrestres tienden a tener los mismos grupos, y también hay similitudes en los mamíferos marinos. Las vibrisas tienen diferentes usos en diferentes partes del cuerpo.

Muchos mamíferos terrestres, como ratas [4] y hámsteres, [5] tienen bigotes en varios lugares de la cabeza (llamados vibrisas craneales ). Estos grupos incluyen: [6]

  1. supraorbital : por encima de los ojos
  2. genal : en las mejillas
  3. mystacial : donde estaría un bigote
  4. mandibular : debajo del hocico

Muchos mamíferos terrestres tienen estos cuatro grupos de bigotes ( vea la imagen del zorro patagónico a la derecha ), pero sus usos varían según el estilo de vida de los diferentes animales.

Una rata mascota que muestra claramente la disposición en forma de rejilla de las macrovibrisas en la cara y las microvibrisas debajo de las fosas nasales. Las vibrisas supraorbitarias por encima del ojo derecho también son visibles.

Los bigotes mystacial pueden tener dos tipos: [7]

  1. macrovibrissae : grandes bigotes que apuntan a los lados; utilizado para sentir el espacio alrededor de la cabeza del animal
  2. microvibrissae : pequeños bigotes que en su mayoría apuntan hacia abajo, debajo de las fosas nasales; utilizado para identificar objetos

Estos dos tipos no solo son difíciles de distinguir en la cara de un animal ( vea la imagen de la rata a la derecha ), existen distinciones igualmente débiles en cómo se usan, aunque la distinción se menciona de manera ubicua en la literatura científica y se considera útil en análisis.

Aparte de las vibrisas en la cabeza, hay más grupos alrededor del cuerpo. Muchos mamíferos terrestres, incluidos los gatos domésticos, también tienen vibrisas en la parte inferior de la pierna, justo por encima de las patas (llamadas vibrisas del carpo ). [8] Si bien estos cinco grupos principales (supraorbital, genal, mystacial, mandibular, carpiano) a menudo se informan en estudios de mamíferos terrestres, se han reportado varios otros grupos más ocasionalmente (por ejemplo, bigotes nasales, angulares y submentonianos [9] ) .

Todos los cabellos del manatí pueden ser vibrisas.
Macrovibrissae y vibrissae supraorbital de la foca común ( Phoca vitulina ).

Los mamíferos marinos pueden tener disposiciones vibrisales sustancialmente diferentes. Por ejemplo, las ballenas y los delfines han perdido el bigote del hocico y han ganado vibrissa alrededor de sus orificios nasales, [10] mientras que cada uno de los pelos corporales del manatí de Florida puede ser una vibrissa ( ver imagen ). [11] Otros mamíferos marinos, como las focas y los leones marinos, tienen vibrisas en la cabeza como las de los mamíferos terrestres ( ver la imagen de las focas a la derecha ), aunque estos grupos funcionan de manera bastante diferente .

Vibrissae [ editar ]

El pelo vibrisal suele ser más grueso y rígido que otros tipos de pelo (pelágico) [12] pero, al igual que otros pelos, el tallo consiste en un material inerte ( queratina ) y no contiene nervios . [12] Sin embargo, las vibrisas son diferentes de otras estructuras capilares porque crecen a partir de un folículo piloso especial que incorpora una cápsula de sangre llamada seno sanguíneo que está fuertemente inervado por nervios sensoriales. [13] [14] Las vibrisas están dispuestas simétricamente en grupos en la cara e inervan el nervio trigémino. [15]

Las macrovibrisas mystaciales son compartidas por un gran grupo de mamíferos terrestres y marinos (ver imágenes), y es este grupo el que ha recibido, con mucho, el estudio más científico. La disposición de estos bigotes no es aleatoria: forman una cuadrícula ordenada de arcos (columnas) y filas, con bigotes más cortos en la parte delantera y más largos en la parte trasera (ver imágenes). [7] En el ratón, jerbo, hámster, rata, cobaya, conejo y gato, cada folículo individual está inervado por 100 a 200 células nerviosas aferentes primarias . [13] Estas células sirven a un número aún mayor de mecanorreceptores de al menos ocho tipos distintos. [14] En consecuencia, incluso pequeñas desviaciones del pelo vibrissal pueden evocar una respuesta sensorial en el animal.[16] Las ratas y los ratones suelen tener aproximadamente 30 macrovibrissae a cada lado de la cara, con longitudes de bigotes de hasta 50 mm en ratas (de laboratorio), 30 mm en ratones (de laboratorio) y un número ligeramente mayor de microvibrissae. [7] Por lo tanto, una estimación del número total de células nerviosas sensoriales que sirven a la matriz vibrisal mística en la cara de una rata o un ratón podría ser de 25.000. Las formas naturales de las vibrisas de la almohadilla mystacial de las ratas se aproximan bien mediante trozos de la espiral de Euler . Cuando se ensamblan todas estas piezas para una sola rata, abarcan un intervalo que se extiende desde un dominio enrollado de la espiral de Euler al otro. [17]

Las ratas y los ratones son considerados [¿ por quién? ] para ser "especialistas en bigotes", pero los mamíferos marinos pueden hacer una inversión aún mayor en su sistema sensorial vibrissal. Los bigotes de foca, que están dispuestos de manera similar a lo largo de la región mystacial, reciben cada uno alrededor de 10 veces más fibras nerviosas que las de ratas y ratones, por lo que se ha estimado que el número total de células nerviosas que inervan las vibrisas mystaciales de una foca es más de 300.000. [18] Sorprendentemente, los manatíes tienen alrededor de 600 vibrisas en los labios o alrededor de ellos. [10]

Los bigotes pueden ser muy largos en algunas especies; la longitud de los bigotes de una chinchilla puede ser más de un tercio de la longitud de su cuerpo (ver imagen). [19] Incluso en especies con bigotes más cortos, pueden ser apéndices muy prominentes (ver imágenes). Por lo tanto, aunque los bigotes ciertamente podrían describirse como "sensores proximales" en contraste con, digamos, los ojos, ofrecen un sentido táctil con un rango de detección que es funcionalmente muy significativo.

Operación [ editar ]

Movimiento [ editar ]

Artículo principal: Batir en animales
Un gato bostezando muestra cómo las macrovibrisas mystaciales pueden ser arrastradas hacia adelante.

Los folículos de algunos grupos de vibrisas en algunas especies son móviles. Generalmente, los supraorbitales, genal y macrovibrissae son móviles, [5] mientras que los microvibrissae no lo son. Esto se refleja en informes anatómicos que han identificado musculatura asociada con las macrovibrisas que está ausente para las microvibrisas. [20] Un pequeño 'cabestrillo' de músculo se une a cada macrovibrissa y puede moverlo más o menos independientemente de los demás, mientras que los músculos más grandes en el tejido circundante mueven muchas o todas las macrovibrissae juntas. [20] [21]

Entre las especies con macrovibrissae móviles, algunas (ratas, ratones, ardillas voladoras, jerbos, chinchillas, hámsteres, musarañas, puercoespines, zarigüeyas) las mueven de un lado a otro periódicamente en un movimiento conocido como batir , [22] mientras que otras especies (gatos, perros, mapaches, pandas) no parecen. [1] La distribución de los tipos de mecanorreceptores en el folículo del bigote difiere entre ratas y gatos, lo que puede corresponder a esta diferencia en la forma en que se utilizan. [14] Los movimientos de batir se encuentran entre los más rápidos producidos por los mamíferos. [23] En todos los animales batidores en los que se ha medido hasta ahora, estos movimientos batidores se controlan rápidamente en respuesta a las condiciones ambientales y de comportamiento. [1]Los movimientos de batido ocurren en episodios de duración variable, y a velocidades entre 3 y 25 batidos / segundo. Los movimientos de los bigotes están estrechamente coordinados con los de la cabeza y el cuerpo. [1]

Función [ editar ]

Generalmente, se considera que las vibrisas median un sentido táctil, complementario al de la piel. Se supone que esto es ventajoso en particular para los animales que no siempre pueden confiar en la vista para navegar o encontrar comida, por ejemplo, animales nocturnos o animales que se alimentan en aguas fangosas. Dejando de lado la función sensorial, los movimientos de las vibrisas también pueden indicar algo del estado mental del animal, [24] y los bigotes juegan un papel en el comportamiento social de las ratas. [25]

La función sensorial de las vibrisas es un área de investigación activa: los experimentos para establecer las capacidades de los bigotes utilizan una variedad de técnicas, incluida la privación temporal del sentido del bigote o de otros sentidos. Se puede privar a los animales de su sentido del bigote durante un período de semanas mediante el recorte de los bigotes (pronto vuelven a crecer), o durante la duración de una prueba experimental restringiendo los bigotes con una cubierta flexible como una máscara (esta última técnica se utiliza, en en particular, en estudios de mamíferos marinos [26] ). Estos experimentos han demostrado que los bigotes son necesarios para, o contribuyen a: la localización de objetos, [27] [28] orientación del hocico, detección de movimiento, discriminación de textura, discriminación de forma, exploración, tigmotaxis, locomoción, mantenimiento del equilibrio, aprendizaje de laberintos, natación, localización de gránulos de comida, localización de animales comestibles y peleas, así como unión al pezón y acurrucarse en crías de rata. [1]

También se presume que el batir, el movimiento periódico de los bigotes, sirve de alguna manera para la detección táctil. Sin embargo, exactamente por qué un animal puede ser impulsado a "golpear la noche con palos", como dijo una vez un investigador, [29] es un tema de debate, y la respuesta probablemente sea multifacética. Scholarpedia [1] ofrece:

"Dado que el movimiento rápido de las vibrisas consume energía y ha requerido la evolución de una musculatura especializada, se puede suponer que el batir debe transmitir algunas ventajas sensoriales al animal. Los beneficios probables son que proporciona más grados de libertad para el posicionamiento del sensor, que permite que el animal muestree un mayor volumen de espacio con una determinada densidad de bigotes, y que permite controlar la velocidad con la que los bigotes entran en contacto con las superficies ".

Los animales que no baten, pero que tienen bigotes móviles, presumiblemente también obtienen alguna ventaja de la inversión en musculatura. Dorothy Souza, en su libro Look What Whiskers Can Do [30] informa sobre algunos movimientos de bigotes durante la captura de presas (en gatos, en este caso):

"Los bigotes se inclinan hacia adelante cuando el gato se abalanza. Los dientes agarran al ratón con fuerza alrededor de su cuello. El gato se agarra hasta que la presa deja de retorcerse".

Como anécdota, a menudo se dice que los gatos usan sus bigotes para medir si una abertura es lo suficientemente ancha para que pase su cuerpo. [31] [32] Esto a veces está respaldado por la afirmación de que los bigotes de los gatos individuales se extienden aproximadamente al mismo ancho que el cuerpo del gato, pero al menos dos informes informales indican que la longitud del bigote está determinada genéticamente y no varía como el el gato se vuelve más delgado o más gordo. [24] [33] En el laboratorio, las ratas pueden discriminar con precisión (dentro del 5-10%) el tamaño de una abertura, [34] por lo que parece probable que los gatos puedan usar sus bigotes para este propósito. Sin embargo, los informes de gatos, en particular gatitos, con la cabeza firmemente clavada en algún recipiente desechado son comunes [35]. lo que indica que si un gato tiene esta información disponible, no siempre la aprovecha al máximo.

Mamíferos marinos [ editar ]

Los pinnípedos tienen sentidos táctiles bien desarrollados . Sus vibrisas mystaciales tienen diez veces la inervación de los mamíferos terrestres, lo que les permite detectar con eficacia las vibraciones en el agua. [36] Estas vibraciones se generan, por ejemplo, cuando un pez nada en el agua. La detección de vibraciones es útil cuando los animales están buscando comida y pueden aumentar o incluso reemplazar la visión, particularmente en la oscuridad. [37]

El bigote superior y liso pertenece a un león marino de California . El bigote ondulado inferior pertenece a una foca común .

Se han observado focas de puerto siguiendo diferentes caminos de otros organismos que nadaron adelante varios minutos antes, similar a un perro siguiendo un rastro de olor, [26] [38] e incluso para discriminar la especie y el tamaño de los peces responsables del rastro. [39] Incluso se han observado focas anilladas ciegas cazando con éxito por su cuenta en el lago Saimaa , probablemente confiando en sus vibrisas para obtener información sensorial y atrapar presas. [40] A diferencia de los mamíferos terrestres, como los roedores , los pinnípedos no mueven sus vibrisas sobre un objeto cuando lo examinan, sino que extienden sus bigotes móviles y los mantienen en la misma posición. [37]Al mantener firmes sus vibrisas, los pinnípedos pueden maximizar su capacidad de detección. [41] Las vibrisas de las focas son onduladas y onduladas, mientras que las vibrisas de los leones marinos y las morsas son suaves. [42] Se están realizando investigaciones para determinar la función, si la hay, de estas formas en la capacidad de detección. Sin embargo, el ángulo de la vibrissa en relación con el flujo, y no la forma de la fibra, parece ser el factor más importante. [41]

Líneas de investigación [ editar ]

Neurociencia [ editar ]

Una gran parte del cerebro de los mamíferos especialistas en bigotes está involucrada en el procesamiento de los impulsos nerviosos de las vibrisas, hecho que presumiblemente corresponde a la importante posición que ocupa el sentido para el animal. La información de las vibrisas llega al cerebro a través del nervio trigémino y se envía primero al complejo sensorial del trigémino del tronco encefálico . A partir de ahí, las vías más estudiadas son las que conducen a través de partes del tálamo y hacia la corteza cilíndrica , [43] a través de otras vías principales a través del colículo superior en el mesencéfalo (una estructura visual importante en los animales visuales) y el cerebelo., por nombrar solo un par, están cada vez más bajo escrutinio. [44] Los neurocientíficos y otros investigadores, que estudian los sistemas sensoriales, favorecen el sistema de bigotes por varias razones (ver Corteza de barril ), entre ellas el simple hecho de que las ratas y ratones de laboratorio son especialistas en bigotes, más que visuales.

Biología evolutiva [ editar ]

La presencia de vibrisas mystaciales en distintos linajes ( Rodentia , Afrotheria , marsupiales ) con una notable conservación de la operación sugiere que pueden ser una característica antigua presente en un ancestro común de todos los mamíferos therianos . [45] De hecho, algunos humanos aún desarrollan músculos vibrisales vestigiales en el labio superior, [46] consistente con la hipótesis de que los miembros anteriores del linaje humano tenían vibrissae mystacial. Por lo tanto, es posible que el desarrollo del sistema sensorial del bigote desempeñara un papel importante en el desarrollo de los mamíferos, de manera más general. [45]

Bigotes artificiales [ editar ]

Los investigadores han comenzado a construir bigotes artificiales de una variedad de tipos, tanto para ayudarlos a comprender cómo funcionan los bigotes biológicos como como un sentido táctil para los robots. Estos esfuerzos van desde lo abstracto, [47] a través de modelos específicos de características, [48] [49] hasta intentos de reproducir animales completos con bigotes en forma de robot (ScratchBot [50] y ShrewBot, [51] [52] [53] ambos robots del Laboratorio de Robótica de Bristol).

En animales no mamíferos [ editar ]

"Bigotes" en un auklet bigotudo

Una variedad de animales no mamíferos poseen estructuras que se parecen o funcionan de manera similar a los bigotes de los mamíferos.

En pájaros [ editar ]

Los "bigotes" alrededor del pico de un kakapo .

Algunas aves poseen plumas especializadas similares a pelos llamadas cerdas rictal alrededor de la base del pico, que a veces se denominan bigotes.

El auklet bigotudo ( Aethia pygmaea ) tiene plumas blancas rígidas y llamativas que sobresalen por encima y por debajo de los ojos del pájaro, por lo demás de color gris pizarra, y una pluma oscura que se precipita hacia adelante desde la parte superior de su cabeza. Los auklets con bigotes enviados a través de un laberinto de túneles con las plumas pegadas hacia atrás se golpeaban la cabeza con más del doble de frecuencia que cuando tenían las plumas libres, lo que indica que las usan de manera similar a los gatos. [54]

Otras aves que tienen "bigotes" obvios son los kiwis , los papamoscas , las golondrinas , los chotacabras , los látigos de mala voluntad , el kakapo y el mochuelo de largos bigotes ( Xenoglaux loweryi ).

En pescado [ editar ]

"Bigotes" en un bagre

Algunos peces tienen órganos táctiles delgados y colgantes cerca de la boca. Estos a menudo se denominan "bigotes", aunque se denominan más correctamente barbillas . Los peces que tienen barbos incluyen el bagre, la carpa, el pez cabra, el pez bruja, el esturión, el pez cebra y algunas especies de tiburones.

Los Pimelodidae son una familia de bagres (orden Siluriformes) comúnmente conocidos como bagres de bigotes largos.

En pterosaurios [ editar ]

Los pterosaurios anurognátidos tenían una textura de mandíbula rugosa (arrugada) que se ha interpretado como los sitios de unión de las vibrisas, [55] aunque las vibrisas reales no se han registrado. [56]

Más recientemente, se ha encontrado un tipo específico de picnofibras / plumas alrededor de las bocas de los anurognátidos. [57]

Galería [ editar ]

  • Una nutria con bigotes faciales.

  • Macrovibrissae de una rata de laboratorio Lister encapuchada .

  • Macrovibrissae prominentes de un gato.

  • Micrografía de sección transversal de una vibrissa equina.

  • Macrovibrissae de un tigre .

  • Ratón de laboratorio ( C57BL / 6 ) que muestra macrovibrissae.

  • Vibrisas inmóviles prominentes en el hocico de un caballo.

  • Vibrisas supraorbitales y macrovibrisas mystaciales de un gato doméstico.

  • Bigotes de Brown Thrasher cerca de la cabeza.

Referencias [ editar ]

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Enlaces externos [ editar ]

  • Una noche en la vida de una rata , Annals of the New York Academy of Sciences, 1225: 110-118, abril de 2011.
  • The Mysterious Whiskers of Cats , publicación de blog sobre las funciones de los bigotes de los gatos, 7 de abril de 2012.