Microstructure of the Bonnethead Shark (Sphyrna tiburo) Olfactory Rosette.
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SYNOPSIS: The unusual shape of sphyrnid (hammerhead shark) heads has led to many functional hypotheses of potential sensory advantages and enhanced olfactory performance. Recent investigations into the flow of water within the sphyrnid olfactory chamber demonstrate that this complex structure exhibits a differential pressure system between the 2 nares that induces flow through the chamber. This leads to differential fluid velocities in different parts of the olfactory chamber. Particularly, lamellae at the medial end of the olfactory chamber experience a near-stagnant recirculation of water. The objectives of this study were to (1) describe the microstructure of the olfactory rosette of bonnethead sharks (Sphyrna tiburo) and (2) given the variability of water flow within the sphyrnid olfactory rosette, investigate differences of individual lamellae based on their positioning within the rosette. Specifically, we investigated degree of secondary folding, percent sensory area, and relative surface along the lateral-to-medial gradient. Both degree of secondary folding and percent sensory area may serve as proxies for olfactory sensitivity, providing connectivity between area devoted to sensitivity and water flow within the olfactory organ. We found that bonnethead sharks exhibited similar lamellar morphology to other shark species. We also described the projection of the olfactory nerve layer through an individual lamella. Additionally, we found that lamellae within the medial portion of the organ, which experience slower water velocities, had less secondary lamellar folds and less sensory area. These findings imply that these areas may be less sensitive. Future work should test for sensitivity differences within the rosette along the lateral-to-medial gradient. SPANISH: La forma inusual de las cabezas de los esfrnidos (tiburones martillo) ha llevado a muchas hiptesis funcionales de posibles ventajas sensoriales y unas mejores capacidades olfativas. Las investigaciones recientes sobre el flujo de agua dentro del rgano olfativo de los esfrnidos, demuestran que esta estructura compleja exhibe un sistema de presin diferente entre las dos fosas nasales que induce el flujo en el rgano. Esto conduce a velocidades de fluido diferentes en distintas partes del rgano olfativo. En particular, las lminas en el extremo medial del rgano olfativo experimentan una recirculacin de agua casi estancada. Los objetivos de este estudio fueron 1) describir la microestructura de la roseta olfativa de los tiburones cabeza de pala (Sphyrna tiburo) y 2) considerando la variabilidad del flujo de agua dentro de la roseta olfativa de los esfrnidos, investigar las diferencias de las laminillas individuales, basadas en su posicin dentro de la roseta. Especficamente, hemos investigado el grado de plegamiento secundario, el porcentaje del rea sensorial y el rea relativa de superficie a lo largo del gradiente de lateral a medial. El grado de plegamiento secundario y el porcentaje del rea sensorial pueden servir como indicadores de la sensibilidad olfativa, proporcionando conectividad entre el rea dedicada a la sensibilidad y el flujo de agua dentro del rgano olfativo. Descubrimos que los tiburones cabeza de pala exhiban una morfologa laminar similar a la de otras especies de tiburones. Tambin hemos descrito la proyeccin del estrato del nervio olfativo dentro de una lmina individual. Adems, encontramos que las laminillas dentro de la porcin medial del rgano que experimentan velocidades de agua ms lentas, tenan menos pliegues laminares secundarios y una menor rea sensorial. Estos hallazgos implican que estas reas pueden ser menos sensitivas. El trabajo futuro debera evaluar las diferencias de sensibilidad dentro de la roseta a lo largo del gradiente de lateral a medial. GERMAN: Die ungewhnliche Kopfform der Sphyrniden (Hammerhaie) hat schon zu vielen funktionellen Hypothesen bezglich mglicher sensorischer Vorteile und verbesserter olfaktorischer Leistung gefhrt. Krzlich verffentlichte Studien zur Wasserstrmung innerhalb der olfaktorischen Kammern von Sphyrniden zeigen, dass diese komplexe Struktur unterschiedliche Drucksysteme zwischen den beiden Nasenlchern erzeugt, welches eine Strmung durch die Nasenkammer erzeugt. Dies wiederum fhrt zu unterschiedlichen Flssigkeitsstrmungen in verschiedenen Abschnitten der olfaktorischen Kammer. Besonders bei den Lamellen am medialen Ende der olfaktorischen Kammer gibt es eine fast schon stillstehende Rezirkulation von Wasser. Die Ziele dieser Studie waren 1) das Beschreiben der Mikrostruktur der olfaktorischen Rosette des Schaufelnasen-Hammerhais (Sphyrna tiburo) und 2) wollten wir, aufgrund der Variabilitt der Wasserstrmung innerhalb der olfaktorischen Rosette der Sphyrniden, die Unterschiede von individuellen Lamellen basierend auf ihrer unterschiedlichen Position innerhalb der Rosette untersuchen. Wir untersuchten den Grad an sekundren Falten, den Prozentsatz an sensorischer Flche und die relative Oberflche entlang dem lateral-zu-medialem Gradienten. Sowohl der Grad an sekundren Falten wie auch der Prozentsatz an sensorischer Flche mgen als Annherung fr die olfaktorische Sensibilitt dienen, weil sie fr eine Verbindung zwischen der Flche, die dem Geruchssinn und der Strmung zwischen den olfaktorischen Organen sorgt. Wir fanden, dass die Schaufelnasen-Hammerhaie eine hnliche lamellare Morphologie zeigen wie andere Hai-Arten. Wir beschreiben auch wie der Geruchsnerv durch eine individuelle Lamelle verluft. Weiter fanden wir, dass die Lamellen innerhalb des mittleren Teils des Organs, welches geringe Strmungsgeschwindigkeiten erfhrt, weniger sekundre lamellare Falten enthlt und weniger sensorische Flche. Diese Entdeckungen implizieren, dass diese Bereiche weniger sensibel sind auf Gerche. Zuknftige Arbeiten sollten die unterschiedlichen Sensibilitten innerhalb der Rosette entlang des lateral-medialem Gradienten testen.
