Onderzoeksgroep

Functionele morfologie

Expertise

Evenwichtscontrole is essentieel voor dieren om te kunnen lopen. Het is cruciaal dat een dier de positie en de bewegingen van zijn eigen lichaam kan voelen. In het binnenoor zit een klein orgaan, het vestibulair systeem, dat de versnellingen van het hoofd meet. Ik onderzoek hoe dit orgaan werkt en hoe de anatomie ervan is aangepast aan de specifieke noden van verschillende diersoorten. Erg snelle, beweeglijke soorten zouden bijvoorbeeld een veel gevoeliger vestibulair systeem nodig kunnen hebben dan trage dieren. We gebruiken hagedissen uit de lacertide familie in onze vergelijkende studies, omdat er binnen deze familie een grote variatie bestaat aan lichaamsgroottes en leefomgevingen.

De ecomorfologie van evenwicht, van binnenoor tot voortbewegingskinematiek. 01/11/2020 - 31/10/2021

Abstract

Balans is cruciaal tijdens de locomotie, vooral bij wendbare dieren. Het vestibulair systeem speelt een cruciale rol in het behouden van balans doordat het kopbewegingen registreert. Anatomische adaptaties van het vestibulair orgaan die de sensitiviteit van het systeem verhogen worden momenteel intensief bestudeerd. Nochtans blijft het effect van de geobserveerde anatomische kenmerken op de sensitiviteit grotendeels speculatief. In dit project onderzoek ik stapsgewijs de rol van het vestibulair orgaan op de stabiliteit tijdens de locomotie. Eerst analyseer ik het effect van anatomische eigenschappen op de sensitiviteit van het vestibulair orgaan. Kopbewegingen tijdens de locomotie worden waargenomen door vestibulaire sensoren. In een experimentele setup ga ik bestuderen of een sensitief vestibulair orgaan de kopstabilisatie verbetert. Ten slotte ga ik onderzoeken of een superieure kopstabilisatie de prestatie van de balans en locomotie versterkt door gebruik te maken van renbanen met variërende complexiteit. Er wordt aangenomen dat een goede balans cruciaal is voor de wendbaarheid van dieren die in een complexe omgeving leven. Ik zal deze stelling testen via vergelijkend ecomorfologisch onderzoek van het vestibulair apparaat van soorten die sterk verschillen in grootte, habitat en behendigheid. Dit zal de verschillen in balansstrategie onthullen van dieren uit verschillende habitats.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Evolutionaire biomechanica van het vestibulaire systeem in hagedissen: een modelmatige aanpak 01/10/2017 - 30/09/2021

Abstract

Lacertid-hagedissoorten tonen een opvallende diversiteit in hun voortbewegingsgedrag. Afhankelijk van hun leefomgeving en ecologie bewegen sommige soorten op een zeer dynamische en snelle manier, terwijl anderen door langzame bewegingen worden gekenmerkt. Zo stelt hun locomotiegedrag meestal verschillende eisen aan hun balanscontrole. De 3 semicirculaire (SC) kanalen van het vestibulaire systeem zijn hierbij cruciaal, omdat ze hoekversnelling van het hoofd registreren. Daarom veronderstellen wij dat het vestibulair systeem aangepast is aan het specifieke voortbewegingsgedrag. We zullen een vergelijkende studie uitvoeren van de geometrische en functionele eigenschappen van de SC-kanalen van Lacertidae. Meestal worden de benige SC-muren onderzocht, maar we zullen focussen op het membraneuze labyrinth, omdat dit de vestibulaire mechanica bepaalt. Om toekomstige studies te vergemakkelijken zullen we de geometrie van de benige en de membraneuze morfologie vergelijken en de functionele aspecten ervan bestuderen. De membraneuze SC-kanalen zijn gevuld met endolymphvloeistof die een cupula en zijn sensoren vervormt wanneer de kanalen een angulaire versnelling ondergaan. We zullen de vloeistofdynamische eigenschappen van de 3 met elkaar verbonden SC-kanalen onderzoeken met een Fluid-Structure Interaction-modellen. We zullen de functionele gevolgen van de geometrie (d.w.z. anatomie) en in vivo excitatie (d.w.z. gedrag) grondig onderzoeken op gevoeligheid en responstijd bij lacertid-hagedissen.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Modellering van Vloeistof-Structuur interacties in het vestibulaire systeem van hagedissen. 01/01/2018 - 31/12/2020

Abstract

Het voortbewegingsgedrag van verschillende soorten lacertidehagedissen is opmerkelijk divers. Afhankelijk van hun habitat en ecologie bewegen sommige soorten zich erg snel en dynamisch, terwijl andere soorten gekarakteriseerd worden door trage bewegingen. De vereisten voor hun evenwichtscontrole zijn hierdoor waarschijnlijk even verschillend. De 3 halfcirkelvormige kanalen in het vestibulaire systeem spelen hierbij een cruciale rol omdat ze angulaire versnellingen van het hoofd meten. We verwachten daarom dat het vestibulaire systeem is aangepast aan het soort-specifieke voortbewegingsgedrag. Om deze hypothese te testen, zullen we een vergelijkende studie uitvoeren van de geometrische en functionele eigenschappen van de halfcirkelvormige kanalen van Lacertidae. De membranige halfcirkelvormige kanalen zijn gevuld met endolymfevloeistof. Tijdens angulaire versnellingen vervormt deze vloeistof een cupula en de sensoren die daarin ingebed zijn. Wij gaan de functionele morfologie van de 3 geconnecteerde halfcirkelvormige kanalen onderzoeken met "Vloeistof-Vaste stof Interactie" computermodellen. We zullen een diepgaande analyse maken van de functionele gevolgen van geometrieverschillen (i.e. anatomie) en in vivo stimulatie van het systeem (i.e. gedrag) op de gevoeligheid en reactiesnelheid in lacertidehagedissen. De resultaten zullen gebruikt kunnen worden bij toekomstige vergelijkende studies, waarvan de interpretatie voorlopig niet eenduidig is. Gewoonlijk worden de benige wanden van de halfcirkelvormige kanalen onderzocht, maar wij zullen specifiek focussen op de membraanwanden omdat deze de mechanica van het vestibulaire systeem bepalen. Met het oog op toekomstige studies, zullen we ook functionele verschillen bepalen tussen anatomiemodellen gebaseerd op de wanden van bot en membraan.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)