Title (eng)
Brightness discrimination in a nocturnal hunting spider
a telemetric study
Parallel title (deu)
Graustufenunterscheidung bei einer nachtaktiven Jagdspinne ; eine telemetrische Studie
Author
Tamara Theil
Advisor
Axel Schmid
Assessor
Axel Schmid
Abstract (deu)
Die zentralamerikanische Kammspinne Cupiennius salei, ein nachtaktiver Jäger, besitzt vier Paar Augen, die in zwei Reihen angeordnet sind. Aufgrund ihrer Morphologie werden sie in Haupt- und Nebenaugen unterteilt. Wegen ihrer Lage am Prosoma spricht man bei den Hauptaugen von AM-Augen (anterior-median), während sich die Nebenaugen in PM-Augen (posterior-median), AL-Augen (anterior-lateral) und PL-Augen (posterior-lateral) unterteilen. Auch aufgrund ihrer Funktionalität werden die Haupt- von den Nebenaugen unterschieden. Während die AM-Augen der statischen Wahrnehmung und der Objektdetektion, sowie ihrer Unterscheidung dienen, sind die Nebenaugen für die Bewegungsdetektion verantwortlich. Nur die Retinae der Hauptaugen sind beweglich, und verfügen über je einen dorsalen und einen lateralen Augenmuskel, wodurch das Gesichtsfeld in lateraler Richtung verschoben werden kann. Das optische Auflösungsvermögen wird durch das Retina-Mosaik begrenzt, die Interrezeptorwinkel liegen zwischen 0,9° und 9,2°. Alle Augen sind in etwa gleich lichtempfindlich, die absolute Empfindlichkeit liegt bei 0,01 lx.
Bei Cupiennius salei sind drei Typen von Photorezeptorzellen bekannt. Diese zeigen Empfindlichkeitsmaxima bei 520 nm, 480 nm und 340 nm.
Wie aber in vorangegangenen Studien gezeigt werden konnte, ist Farbwahrnehmung über den Bewegungskanal bei Cupiennius salei nicht möglich. Die vorliegende Arbeit untersuchte deshalb das Graustufenunterscheidungsvermögen von Cupiennius.
Dazu wurden 24 Stimuli, abgestuft von weiß bis schwarz, vor fünf Hintergründen unterschiedlicher Graustufen, ebenfalls von weiß bis schwarz, präsentiert. Die Aktivität der Augenmuskeln, die reagieren, sobald ein bewegtes Objekt das Gesichtsfeld der Nebenaugen durchquert, wurde mittels extrazellulärer Ableitung erfasst und telemetrisch aufgezeichnet. Kann die Spinne einen Stimulus vom Hintergrund unterscheiden, sollte sich die Frequenz der Augenmuskelaktivität erhöhen. Bei einem Stimulus, der die gleiche relative Reflektanz wie der Hintergrund aufweist, sollte keine Reaktion gezeigt werden. Papierstreifen von 4 cm Breite und 50 cm Länge stellten die Teststimuli dar.
Diese bewegten sich vor einem der fünf Hintergründe durch das Gesichtsfeld der Spinne. Ziel war es herauszufinden, wie groß die Helligkeitsunterschiede zwischen Stimulus und Hintergrund sein müssen, damit Cupiennius sie noch signifikant voneinander unterscheiden kann.
Die vorliegenden Ergebnisse lassen jedoch keine klare Schlussfolgerung über die Graustufenunterscheidungsfähigkeit von Cupiennius salei zu. Bei vier von fünf Hintergründen kam es zu einer signifikanten Unterscheidung zwischen Hintergrund und jeweiligem zugehörigen Stimulus. Nur bei dem dunkelsten Hintergrund (schwarz) konnten die Spinnen nicht signifikant zwischen Hintergrund und zugehörigem Stimulus unterscheiden.
Vor allem bei den hellen Hintergründen ist keine klare Aussage möglich. Erst bei den dunkleren Hintergründen lässt sich eine Tendenz in Richtung Graustufenunterscheidung erkennen. Die hohe Beleuchtungsstärke in der Versuchsarena legt daher die Vermutung nahe, dass trotz intensiver Versuche Schattenbildung zu vermeiden, die Versuchstiere dennoch Schatten oder noch wahrscheinlicher, die Kanten der Stimuli wahrgenommen haben. Vor allem die Ergebnisse der hellen Hintergründe unterstützen diese Theorie.
Die nicht signifikanten Ergebnisse lassen keine klare Aussage zur Graustufenunterscheidungsfähigkeit von Cupiennius salei zu, weshalb weitere Untersuchungen auf diesem Gebiet notwendig wären.
Abstract (eng)
The Central American ctenid spider Cupiennius salei, a nocturnal hunter, has four pairs of eyes, which are arranged in two rows. Because of their morphology, they are classified in principal eyes and secondary eyes. Due to their location on the prosoma the principal eyes are called AM-eyes (anterior-median), whereas the secondary eyes are divided in PM-eyes (posterior-median), PL-eyes (posterior-lateral) and AL-eyes (anterior-lateral). The AM-eyes are discerned from the secondary eyes also because of their functionality. The principal eyes are especially suitable for the detection of shape and texture, whereas the secondary eyes are specialized for detecting the movement of objects.
Only the retina of the AM-eyes is movable. These eyes possess a dorsal and a lateral eye muscle each, which allow a lateral deflection of the visual field.
The retinal resolution is limited by the retina mosaic, with inter-receptor angles between 0.9° and 9.2°. All eyes have about the same light sensitivity; with the absolute sensitivity being about 0.01 lx. In Cupiennius salei three types of photoreceptor-cells with maximum sensitivities at 520 nm, 480 nm and 340 nm are found.
As previous studies showed, colour vision in association with moving targets is not possible for Cupiennius salei. This thesis investigated the brightness discrimination ability of Cupiennius.
24 stimuli, grey-shaded from white to black, were presented in front of five replaceable backgrounds, which also ranged from white to black. The activity of the eye muscles, which change when a moving stimulus crosses the visual field of the secondary eyes, was registered by extracellular recordings through a telemetric transmitter. If the spider is able to discriminate a stimulus from the background, the frequency of eye-muscle activity should increase. Stimuli which have the same relative reflectance as the background should not be distinguished by the subjects. Paperstripes with a length of 41 cm and a width of 5 cm were used as stimuli. They moved clockwise in front of one of the backgrounds through the visual field of the spider.
It was the aim to find out which difference of brightness between stimulus and background is sufficient to elicit a significant discrimination.
The present results do not allow to draw a clear conclusion in terms of the brightness discrimination ability in Cupiennius salei. A significant discrimination between background and related stimulus was found in four out of five backgrounds. When using the black background the spiders could not significantly discriminate between the background and the related stimulus.
Especially the lighter backgrounds do not allow a clear conclusion. But there seems to be at least a tendency for brightness discrimination ability at the darker backgrounds.
Due to the high illumination level in the experimental arena it is likely that the spiders detected either the edges of the stimuli or shadows which the experimenter did not discover. Particularly the result of the lighter backgrounds would support this theory.
Given these poor results, a clear conclusion cannot be made and further studies will be necessary to evaluate brightness discrimination ability in Cupiennius salei.
Keywords (eng)
brightness discriminationspiderCupiennius saleitelemetryvision
Keywords (deu)
GraustufenunterscheidungSpinneCupiennius saleiTelemetrieSehen
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
https://phaidra.univie.ac.at/o:1268369
rdau:P60550 (deu)
60 S. : Ill., graph. Darst.
Number of pages
72
Association (deu)
Title (eng)
Brightness discrimination in a nocturnal hunting spider
a telemetric study
Parallel title (deu)
Graustufenunterscheidung bei einer nachtaktiven Jagdspinne ; eine telemetrische Studie
Author
Tamara Theil
Abstract (deu)
Die zentralamerikanische Kammspinne Cupiennius salei, ein nachtaktiver Jäger, besitzt vier Paar Augen, die in zwei Reihen angeordnet sind. Aufgrund ihrer Morphologie werden sie in Haupt- und Nebenaugen unterteilt. Wegen ihrer Lage am Prosoma spricht man bei den Hauptaugen von AM-Augen (anterior-median), während sich die Nebenaugen in PM-Augen (posterior-median), AL-Augen (anterior-lateral) und PL-Augen (posterior-lateral) unterteilen. Auch aufgrund ihrer Funktionalität werden die Haupt- von den Nebenaugen unterschieden. Während die AM-Augen der statischen Wahrnehmung und der Objektdetektion, sowie ihrer Unterscheidung dienen, sind die Nebenaugen für die Bewegungsdetektion verantwortlich. Nur die Retinae der Hauptaugen sind beweglich, und verfügen über je einen dorsalen und einen lateralen Augenmuskel, wodurch das Gesichtsfeld in lateraler Richtung verschoben werden kann. Das optische Auflösungsvermögen wird durch das Retina-Mosaik begrenzt, die Interrezeptorwinkel liegen zwischen 0,9° und 9,2°. Alle Augen sind in etwa gleich lichtempfindlich, die absolute Empfindlichkeit liegt bei 0,01 lx.
Bei Cupiennius salei sind drei Typen von Photorezeptorzellen bekannt. Diese zeigen Empfindlichkeitsmaxima bei 520 nm, 480 nm und 340 nm.
Wie aber in vorangegangenen Studien gezeigt werden konnte, ist Farbwahrnehmung über den Bewegungskanal bei Cupiennius salei nicht möglich. Die vorliegende Arbeit untersuchte deshalb das Graustufenunterscheidungsvermögen von Cupiennius.
Dazu wurden 24 Stimuli, abgestuft von weiß bis schwarz, vor fünf Hintergründen unterschiedlicher Graustufen, ebenfalls von weiß bis schwarz, präsentiert. Die Aktivität der Augenmuskeln, die reagieren, sobald ein bewegtes Objekt das Gesichtsfeld der Nebenaugen durchquert, wurde mittels extrazellulärer Ableitung erfasst und telemetrisch aufgezeichnet. Kann die Spinne einen Stimulus vom Hintergrund unterscheiden, sollte sich die Frequenz der Augenmuskelaktivität erhöhen. Bei einem Stimulus, der die gleiche relative Reflektanz wie der Hintergrund aufweist, sollte keine Reaktion gezeigt werden. Papierstreifen von 4 cm Breite und 50 cm Länge stellten die Teststimuli dar.
Diese bewegten sich vor einem der fünf Hintergründe durch das Gesichtsfeld der Spinne. Ziel war es herauszufinden, wie groß die Helligkeitsunterschiede zwischen Stimulus und Hintergrund sein müssen, damit Cupiennius sie noch signifikant voneinander unterscheiden kann.
Die vorliegenden Ergebnisse lassen jedoch keine klare Schlussfolgerung über die Graustufenunterscheidungsfähigkeit von Cupiennius salei zu. Bei vier von fünf Hintergründen kam es zu einer signifikanten Unterscheidung zwischen Hintergrund und jeweiligem zugehörigen Stimulus. Nur bei dem dunkelsten Hintergrund (schwarz) konnten die Spinnen nicht signifikant zwischen Hintergrund und zugehörigem Stimulus unterscheiden.
Vor allem bei den hellen Hintergründen ist keine klare Aussage möglich. Erst bei den dunkleren Hintergründen lässt sich eine Tendenz in Richtung Graustufenunterscheidung erkennen. Die hohe Beleuchtungsstärke in der Versuchsarena legt daher die Vermutung nahe, dass trotz intensiver Versuche Schattenbildung zu vermeiden, die Versuchstiere dennoch Schatten oder noch wahrscheinlicher, die Kanten der Stimuli wahrgenommen haben. Vor allem die Ergebnisse der hellen Hintergründe unterstützen diese Theorie.
Die nicht signifikanten Ergebnisse lassen keine klare Aussage zur Graustufenunterscheidungsfähigkeit von Cupiennius salei zu, weshalb weitere Untersuchungen auf diesem Gebiet notwendig wären.
Abstract (eng)
The Central American ctenid spider Cupiennius salei, a nocturnal hunter, has four pairs of eyes, which are arranged in two rows. Because of their morphology, they are classified in principal eyes and secondary eyes. Due to their location on the prosoma the principal eyes are called AM-eyes (anterior-median), whereas the secondary eyes are divided in PM-eyes (posterior-median), PL-eyes (posterior-lateral) and AL-eyes (anterior-lateral). The AM-eyes are discerned from the secondary eyes also because of their functionality. The principal eyes are especially suitable for the detection of shape and texture, whereas the secondary eyes are specialized for detecting the movement of objects.
Only the retina of the AM-eyes is movable. These eyes possess a dorsal and a lateral eye muscle each, which allow a lateral deflection of the visual field.
The retinal resolution is limited by the retina mosaic, with inter-receptor angles between 0.9° and 9.2°. All eyes have about the same light sensitivity; with the absolute sensitivity being about 0.01 lx. In Cupiennius salei three types of photoreceptor-cells with maximum sensitivities at 520 nm, 480 nm and 340 nm are found.
As previous studies showed, colour vision in association with moving targets is not possible for Cupiennius salei. This thesis investigated the brightness discrimination ability of Cupiennius.
24 stimuli, grey-shaded from white to black, were presented in front of five replaceable backgrounds, which also ranged from white to black. The activity of the eye muscles, which change when a moving stimulus crosses the visual field of the secondary eyes, was registered by extracellular recordings through a telemetric transmitter. If the spider is able to discriminate a stimulus from the background, the frequency of eye-muscle activity should increase. Stimuli which have the same relative reflectance as the background should not be distinguished by the subjects. Paperstripes with a length of 41 cm and a width of 5 cm were used as stimuli. They moved clockwise in front of one of the backgrounds through the visual field of the spider.
It was the aim to find out which difference of brightness between stimulus and background is sufficient to elicit a significant discrimination.
The present results do not allow to draw a clear conclusion in terms of the brightness discrimination ability in Cupiennius salei. A significant discrimination between background and related stimulus was found in four out of five backgrounds. When using the black background the spiders could not significantly discriminate between the background and the related stimulus.
Especially the lighter backgrounds do not allow a clear conclusion. But there seems to be at least a tendency for brightness discrimination ability at the darker backgrounds.
Due to the high illumination level in the experimental arena it is likely that the spiders detected either the edges of the stimuli or shadows which the experimenter did not discover. Particularly the result of the lighter backgrounds would support this theory.
Given these poor results, a clear conclusion cannot be made and further studies will be necessary to evaluate brightness discrimination ability in Cupiennius salei.
Keywords (eng)
brightness discriminationspiderCupiennius saleitelemetryvision
Keywords (deu)
GraustufenunterscheidungSpinneCupiennius saleiTelemetrieSehen
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
https://phaidra.univie.ac.at/o:1268370
Number of pages
72
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