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Vibrissen

Die Vibrissen der Katze

Vibrissen (auch: Tast- oder Sinushaare) sind meist in kleinen Gruppen stehende Haare ohne Haarbalgdrüse, die an biologisch feststehenden Körperstellen als Vibrissenfelder angelegt sind. Die Wurzeln stehen im Kontakt zu Nerven, die (mechanische) Berührungsreize an das Gehirn übertragen. Hierzu stehen unterschiedliche Arten von sogenannten Mechanorezeptoren zur Verfügung. Die komplette Vibrisse umfasst neben dem sichtbaren, steifen Sinneshaar auch den Haarfollikel, der nach Rice als Follicel-Sinus-Complex (FS-C) bezeichnet wird.

Bei Nagetieren findet sich im Gehirn der sogenannte Barrel-Cortex, der quasi eine Karte der Anordnung der Schnurrhaare auf den Schnurrhaarkissen darstellt. Im Barrel-Cortex werden die eingehenden Sinnesreize ausgewertet und damit vom Tier bewusst wahrgenommen (Wagener, 2013).
Untersuchungen zur Bedeutung der Vibrissen wurden daher insbesondere bei Nagern sowie bei semi-aquatisch lebenden Säugetieren (Robben und Seekühen) durchgeführt. Hierbei wurde festgestellt, dass die Ergebnisse nicht von einer auf die andere Art übertragen werden dürfen, sondern dass die "Bedeutung der Sinneshaare für jede einzelne Art evaluiert werden muss" (Dehnhardt, 2001). Diese Aussage bestätigt auch Ebara, der hierzu ausführt, "obwohl die Grundstruktur des FS-C bei Ratte und Katze ähnlich ist, deuten die zahlreichen Unterschiede in der Innervierung darauf hin, dass diese Arten unterschiedliche Fähigkeiten und Wahrnehmungen haben, die möglicherweise mit ihren unterschiedlichen vibrissenbezogenen Erkundungsverhalten zu tun haben" (Ebara, 2002).

Die Vibrissen der Katze sind um das zwei- bis dreifache dicker als die Körperbehaarung der Katze und die Haarfollikel reichen mit einer Länge von fast 2 mm etwa dreimal so tief in die Katzenhaut. Die Vibrissen werden in längere, bewegliche Makrovibrissen und kürzere, unbewegliche Mikrovibrissen unterschieden.

Die Katze ist in der Lage, ihre beiden oberen Vibrissenreihen unabhängig von den unteren zu bewegen um so eine möglichst gute Wahrnehmung zu erzielen. Im Gegensatz zu den Nagern, bei denen kleine Muskeln eine mehr oder weniger unabhängige Bewegung der einzelnen Schnurrhaare und ein typisches regelmäßiges Wischen (active whisking) erlauben, verfügen Katzen über diese Fähigkeit nicht.
Katzen besitzen Vibrissen an verschiedenen Körperstellen, wobei diese sich etwa wie folgt verteilen:

A. Schnauzenregion im Bereich des Oberkiefers (mystacial V.) je Körperseite 24-30 = 48-60 (Anordnung in vier, gelegentlich fünf Reihen mit 4-8 Vibrissen bis 7 cm Länge)
B. über den Augen (supraorbitale V.) je Körperseite 5-10 = 10-20
C. an Wange je Körperseite 2 Büschel mit 4-8 Vibrissen = 8-16
D. Vorderbeine (Rückseite) je Körperseite 3-6 = 6-12
E. an Kinn / Ober- u. Unterlippe (labiale V.; Anordnung in zwei Reihen, 1,5 - 3 cm Länge) 15 = 30

Die mögliche Gesamtzahl der Vibrissen bei der Katze beträgt somit zwischen 102 und 138 unterschiedlicher Länge.

Die meisten dieser Vibrissen befinden sich bei der Katze ebenso wie beispielsweise bei den Nagetieren im Gesichtsbereich. Durch ihre Ausspreizung nach außen und vorne formen die Sinneshaare einen Tastsensoren-Bereich (Prescott, 2011) der die Gesichtspartie, d.h. Schnauze, Nase und Augen fächerförmig umschließt.

Die Anordnung der mystacialen Vibrissen vieler Nager, d.h. der Schnurrhaare in fünf nahezu waagerechten Reihen, wie beispielsweise bei der Ratte, wird vielfach als Grundmuster angesehen (u.a.: Pocock, 1914; Ade, 1991; Dehnhardt, 2001) obwohl Abweichungen von diesem Muster häufig sind (Dehnhardt, et al.). Insbesondere bei semi-aquatisch und bei baumbewohnenden Tierarten kommen erheblich gößere Zahlen von Schnurrhaaren vor.
Die Zahl der sichtbaren Vibrissen variiert zudem zwischen einzelnen Individuen, was verschiedene Gründe hat. Zum einen unterliegen die Sinushaare (wie auch die Haare des Fells) einem Haarwechsel, so dass immer nur ein Teil der Tasthaare an der Hautoberfläche sichtbar ist. Zum anderen bestehen genetische Unterschiede und gelegentlich werden die Tasthaare auch beschädigt.

Die Katze verfügt beidseitig der Schnauze über vier Reihen mit 4-8 Schnurrhaaren (Gottschaldt, 1973). Allein die Zahl der Schnurrhaare beträgt damit auf jeder Seite des Gesichts etwa 30 Stück (Nickel, et al., 2005). Gelegentlich kommen auch fünf Reihen von Schnurrhaaren vor. Entlang der Oberlippe befindet sich eine Doppelreihe weniger auffälliger und kürzerer Vibrissen in einer Länge von 1,5 bis 3 cm Länge (Gottschaldt, et al., 1973).

Mit Ausnahme von schwarzen Katzen, bei denen auch die Sinushaare schwarz sind, sind die Vibrissen meist weiß.

Der Haarbalg der Sinushaare hat etwa die drei bis vierfache Größe des Haarbalges des Deckhaares. Die Form wird von Ueda als die eines Ameiseneis oder eines Geschosses beschrieben. Größe und Dicke des Haarbalges stehen bei einem Individuum im geraden Verhältnis zur Länge der Haarwurzel, weichen zwischen unterschiedlichen Tierarten jedoch deutlich ab.

Die Haarwurzel reicht bei den Sinushaaren meist bis in die tiefste Schicht des Unterhautgewebes, teilweise bis in die darunter liegende Muskelschicht. Bau und Entwicklungsgrad des Blutsinus sind bei verschiedenen Arten unterschiedlich entwickelt.

Der Ringsinus liegt bei der Katze unmittelbar unterhalb des Talgdrüsenkörpers und erstreckt sich von der Haarpapille bis höchstens zur Einmündung der Talgdrüsen. Bei der japanischen Katze hat er folgende Maße: Höhe 523 µm, Innendurchmesser 349 µm, Außendurchmesser 745 µm). Das Sinuskissen ragt in den Blutraum der Unterhälfte des Ringsinus hinein und hat eine Breite von 205 µm und eine Höhe von 51 µm.

Die Haarwurzel der Katze hat einen Durchmesser von 60 µm. Beim Leoparden beträgt der Durchmesser 102 µm.

Wirkt ein mechanischer Reiz auf die Vibrisse ein, so wird das Sinneshaar bereits durch geringste Krafteinwirkung, wie beispielsweise einen Windhauch geneigt. Durch die Zweipunktbefestigung, nämlich einmal am Follikelgrund sowie an der Austrittsstelle aus der Haut, biegt sich der Haarschaft innerhalb des Follikels in die entgegengesetzte Richtung, wodurch Kraft (Druck bzw. Zug) auf das umgebende Gewebe innerhalb des Haarbalgs ausgeübt, durch den Blutsinus verstärkt und dann von verschiedenen Rezeptoren in elektrische Impulse umgewandelt und an das Gehirn übertragen wird (vgl. Lichtenstein, 1990).

Professor Tony J. Prescott vom Fachbereich Psychologie der englischen Universität Sheffield schreibt in einer Abhandlung über das Verhalten mit und die Funktion von Vibrissen aus dem Jahr 2011:
"Im Bezug auf die Kenntnisse über das Vibrissensystem ist die Wissenschaft erst am Beginn. Stück für Stück werden Informationen dazu zusammengetragen, wie und in welchen Zusammenhängen die Tiere ihre Vibrissen nutzen. Nur wenig ist - über die offensichtliche Intuition, dass Vibrissen 'für das Tasten' benötigt werden, so wie die Augen 'für das Sehen', hinaus über die Funktion der Vibrissen bekannt."

Die Tast- oder Sinneshaare (Vibrissen) dürften ein wichtiger Bestandteil des taktilen Sinnesapparat vieler Säugetiere sein. Ahl weist darauf hin, dass in der Literatur eine "breite Palette vorgeschlagener Funktionen zu finden sei" (Ahl, A.S.; 1986). Die Beteiligung des Tastens über die Vibrissen wird beispielweise in folgenden Fällen für möglich erachtet:

-> Nahrungserwerb;
-> Aggressions- und Angriffsverhalten;
-> Mimik in der innerartlichen Kommunikation;
-> Verbreitung von Pheromonen;
-> Aufrechterhaltung der Position des Kopfes beim Schwimmen;
-> Überwachung der Umwelt (Erfassung von Strömungen im Wasser; Erfassung der Windrichtung an Land)

Durch die Auswertung von Vergleichsdaten einer größeren Anzahl von Säugetiergruppen gelangte er zu der Schlussfolgerung, dass es erhebliche Unterschiede zwischen den Arten aber nur geringe Abweichungen innerhalb der Arten gäbe. Hieraus wird der Schluss gezogen, dass die Unterschiede in der Morphologie der Vibrissen nützliche Hinweise zur Funktion geben können.


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Die große Zahl von Vibrissen am Kopf und insbesondere im Schnauzenbereich der Katze und anderer Säugetiere deutet auf die Wichtigkeit der Wahrnehmung mechanischer Reize insbesondere im gefährdeten und empfindlichen Gesichtsbereich hin. Ein zweiter Anhaltspunkt hierfür ist die Anzahl der Nervenverbindungen, die bereit stehen, die empfangenen Impulse weiterzuleiten.
Manche Tierarten, so z.B. Ratten und viele Robbenarten sind - wie schon erwähnt - in der Lage ihre Vibrissen aktiv und sogar unabhängig voneinander zu bewegen. Dies erlaubt ihnen sogar geringe Unterschiede in den Strukturen von Oberflächen regelrecht zu fühlen. Bei den Robben ist nachgewiesen, dass sie die Form und die Größe verschiedener Objekte identifizieren können. Allerdings zeigen die Vibrissen bei unterschiedlichen Arten erhebliche Unterschiede in den Funktionsmöglichkeiten, so dass es sich verbietet, diese Kenntnisse auf kleine und mittlere Säugetiere zu übertragen, insbesondere wenn diese ihre Vibrissen nicht aktiv bewegen können (Dehnhardt et al, 2001).

So werden z.B. Bewegungen im Nahbereich der Katze aber wohl auch Hindernisse oder enge Stellen ergänzend und unabhängig vom Sehsinn der Katze "gemeldet". Die Vibrissen sind bereits bei Neugeborenen voll entwickelt (im Gegensatz zum Seh- und Gehörsinn) was die Wichtigkeit dieses Sinnes gerade auch für die junge Katze verdeutlicht. Viele Katzenmütter beissen übrigens ihrem Nachwuchs die Schnurrhaare ab, um sie ein wenig in ihrem "Bewegungsdrang" zu bremsen. Aussagen zur Bedeutung der Vibrissen bei der Feststellung der Nahrungsbeschaffenheit sowie im Sozialverhalten sind ohne entsprechende wissenschaftliche Experimente nicht haltbar (Dehnhardt et al, 2001).

Maße

Tasthaarschaft beim Austritt aus dem Haarbalg: 0,09''' = 0,19053 mm (Gegenbaur)

Haarschüppchen: 0,005''' - 0,008''' = 0,010585 mm - 0,016936 mm (Gegenbaur)

Kernlänge der Rindensubstanz: 0,006''' = 0,012702 mm (Gegenbaur)
Kernbreite: 0,0006 ''' = 0,0012702 mm (Gegenbaur)

Zellen der Rindensubstanz: 0,019 - 0,026 ''' lang = 0,040223 - 0,055042 mm (Gegenbaur)

Größe des Ringsinus bei der japanischen Katze
Höhe 523 µm = 0,523 mm (Ueda)
Innendurchmesser 349 µm = 0,349 mm (Ueda)
Außendurchmesser 745 µm = 0,745 mm (Ueda)

Größe des Sinuskissens bei der japanischen Katze
Höhe 51 µm = 0,051 mm (Ueda)
Breite 205 µm = 0,205 mm (Ueda)

Querdurchmesser der Haarwurzel
japanische Katze 60 µm = 0,060 mm (Ueda)
Leopard 102 µm = 0,102 mm (Ueda)

Nervenfasern an der Haarwurzel
etwa 160 (Dehnhardt)
(zum Vergleich: Seehund ca. 1600)

Daten zum Sinushaar (Ueda)

Tierart Länge des Haarbalgs äußerer Durchmesser innerer Durchmesser Höhe  
  mm µm % µm % µm %
Bär 1,3 282 22 246 18 123 9
Hund 2,0 586 29 283 14 315 16
Katze 1,9 745 39 349 18 523 27
Leopard 2,9 - - - - - -
Kaninchen 2,3 582 25 302 13 573 25
Hausratte 2,1 587 28 362 17 536 25
Maus 1,7 441 26 347 20 466 27

Sinushaar 2

Tierart   Größe des Sinuskissens
  Dicke des Sinushaares Höhe Breite
  µm µm µm
Bär 68 55 91
Hund 64 85 104
Katze 60 51 205
Leopard 102 - -
Kaninchen 86 56 202
Hausratte 82 62 186
Maus 85 82 109

Quellen

* Ahl, A. S.; The role of vibrissae in behavior - A status review. Veterinary Research Communications 10(4): 245-268 (1986)
* Ahl, A. S.; Relationship of vibrissal length and habits in the Sciuridae. Journal of Mammalogy 68(4): 848-853 (1987)
* Dehnhardt, PD Dr. Guido; Gutachten zur Bedeutung des Scherens der Vibrissen beim Pudel (2001)
* Ebara, Satomi; Kumamoto, Kenzo; Matsuura, T; Mazurkiewicz, JE; Rice, Frank L.; Similarities and differences in the innervation of mystacial vibrissal follicle-sinus complexes in the rat and cat: a confocal microscopic study; Journal of Comparative Neurol., 2002 Jul 22; 449(2): 103-19
* Gegenbaur, C; von Siebold, Carl Theodor (Hrsg.), Kölliker, Albert (Hrsg.), Untersuchungen über die Tasthaare einiger Säugetiere in Zeitschrift für wissenschaftliche Zoologie, Dritter Band; Verlag Wilhelm Engelmann, Leipzig (1851)
* Gottschaldt, K.M.; Iggo, A; Young, D.W.; Functional charcteristics of mechanoreseptors in sinus hair follicles of the cat; Journal of Physiology, 235, pp. 287-315, (1973)
* Hahn, J.F.; Stimulus-response relationship in first-order sensory fibres from cat vibrissae, Journal of Physiology, 213, pp. 215-226, (1971)
* Lichtenstein, S.H.; Carvell, G.E.; Simons, D.J.; Response of rat trigeminal ganglion neurons to movements of vibrissae in different directions; Somatosens or Res., 7 (1): 47-65; (1990)
* Nickel, Richard; Schummer, August, Seiferle, Eugen; Lehrbuch der Anatomie der Haustiere; Band III, Kreislaufsystem, Haut und Hautorgane, 4. unveränd. Auflage, Parey-Verlag, Stuttgart, ISBN 3-8304-4164-9, S. 500 ff. (2005)
* Prescott, Tony J., Vibrissal behavior and function; Scholarpedia, 6 (10): 6642 (2011), abgerufen von Scholarpedia am 20.05.2016
* Ueda, Masao; Beiträge zur mikroskopischen und vergleichenden Anatomie der Sinushaare bei einigen Säugetieren (1942)
* Skupin, Marcus; Sphynx - Die nackte Wahrheit (2013)
* Wagener, Jan Robin; Der primäre somatosensorische 'Barrel' Kortex der reeler Maus, Dissertation (2013)