A anatomia funcional dos bigodes da tromba do elefante

May 08, 2023

Biologia das Comunicações volume 6, Número do artigo: 591 (2023) Citar este artigo

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O comportamento e a inervação sugerem uma alta sensibilidade tátil das trombas dos elefantes. Para esclarecer a periferia tátil do tronco, estudamos os bigodes com as seguintes descobertas. A densidade de bigodes é alta na ponta do tronco e os elefantes da savana africana têm mais bigodes na ponta do tronco do que os elefantes asiáticos. Elefantes adultos mostram abrasão lateralizada nos bigodes causada pelo comportamento lateralizado da tromba. Os bigodes de elefante são grossos e mostram pouco afunilamento. Os folículos dos bigodes são grandes, não possuem seio anelar e sua organização varia ao longo do tronco. Os folículos são inervados por cerca de 90 axônios de múltiplos nervos. Como os elefantes não batem, os movimentos da tromba determinam os contatos dos bigodes. Arranjos de bigodes na crista ventral do tronco contatam objetos equilibrados no tronco ventral. Os bigodes do tronco diferem dos bigodes faciais móveis, finos e afilados que amostram o espaço peri-rostro simetricamente em muitos mamíferos. Sugerimos que suas características distintivas - sendo grossas, não afiladas, lateralizadas e dispostas em arranjos específicos de alta densidade - evoluíram junto com as capacidades manipulativas do tronco.

Os elefantes envolvem quase constantemente a tromba e freqüentemente entram em contato com o ambiente com a ponta da tromba. Experimentos comportamentais revelaram alta sensibilidade da ponta do tronco a estímulos sensoriais1. Portanto, não é surpreendente que o tronco receba uma densa inervação tátil. Especificamente, os nervos infraorbitais e os gânglios trigêmeos pesam cerca de 1,5 kg em elefantes bovinos. Assim, o nervo infraorbital, que fornece a inervação sensorial tátil da tromba do elefante, é muito mais espesso que o nervo óptico do elefante, mediador da visão, e o nervo vestibulococlear, responsável pela percepção auditiva2. Apesar da óbvia relevância comportamental, nosso conhecimento das especializações táteis periféricas do elefante é limitado.

A tromba do elefante é uma estrutura facial derivada. É um órgão de fusão que se desenvolve pela fusão de um nariz dramaticamente alongado e o lábio superior3. Essa fusão ocorre em estágios fetais tardios e os fetos de elefantes precoces simplesmente têm narizes longos e não fundidos4. O imenso tamanho e peso da tromba do elefante impõem tensão aos ossos faciais. A necessidade de fornecer espaço para a fixação da musculatura do tronco levou a um aumento extraordinário do crânio do elefante na evolução. Acredita-se que o tronco atue como o chamado hidrostato muscular. A musculatura do tronco consiste em aproximadamente 40.000 músculos5, o que se compara a apenas 600 a 700 músculos no corpo humano. A musculatura do tronco é inervada por um grande núcleo facial6 com ~54.000 (elefantes asiáticos) e 63.000 (elefantes africanos) neurônios motores7. Assim como o agarrar humano e o uso da mão, as ações da tromba do elefante são habilidosas e fortemente lateralizadas8,9,10,11.

Existem três espécies de elefantes existentes: o elefante africano da savana (Loxodonta africana), o elefante africano da floresta (Loxodonta cyclotis) e o elefante asiático (Elephas maximus). Nosso estudo se concentra nos elefantes asiáticos e nos elefantes africanos da savana, aqui referidos como elefantes africanos. Os elefantes africanos e asiáticos diferem na morfologia do tronco. Os elefantes africanos têm duas saliências triangulares na ponta do tronco, os chamados dedos dorsais e ventrais, enquanto os elefantes asiáticos têm apenas um dedo dorsal. Curiosamente, essas diferenças morfológicas entre elefantes africanos e asiáticos combinam com diferenças específicas da espécie no uso da tromba – os elefantes africanos tendem a beliscar objetos com os dois dedos e os elefantes asiáticos tendem a agarrar/embrulhar objetos com a tromba12.

As especializações táteis dos elefantes não são bem caracterizadas. Até onde sabemos, a primeira descrição de bigodes na tromba do elefante foi fornecida por Fred Smith em 1890. Em seu estudo anatômico da pele do elefante, ele diferenciou entre dois tipos de pêlos na pele do elefante, pêlos normais e cerdas e deu uma breve descrição anatômica do folículo dessas cerdas. Afirma ainda que os maiores folículos encontram-se na região do tronco13. Em seu livro sobre a anatomia da cabeça do elefante, os autores Boas e Paulli confirmam que os pelos do lábio inferior e alguns pelos da tromba podem ser considerados bigodes reais3. Bigodes ou vibrissas são distintos do cabelo normal por terem um seio sanguíneo associado ao seu folículo. Sprinz publicou um relatório de dissecações nervosas em um tronco de elefante asiático combinado com observações comportamentais e anatômicas em elefantes africanos e asiáticos vivos. Ele afirma que a maioria dos nervos que traçou terminava nos folículos dos bigodes da ponta ventral do tronco e conclui que os bigodes são a principal estrutura para a transmissão de estímulos táteis no tronco. A partir de suas observações sobre elefantes vivos, ele inferiu que os elefantes africanos parecem ter mais bigodes na tromba do que os elefantes asiáticos e que os elefantes reagem fortemente quando os bigodes são tocados14. Um estudo histórico de Rasmussen e Munger (1996) descreveu a neuro-histologia sensorial de um dedo da tromba de um elefante asiático, encontrando várias terminações nervosas e padrões de bigodes15. Os bigodes de várias espécies estreitamente relacionadas, como hyraxes16 e peixes-boi17,18, foram estudados em detalhes. Nosso estudo é o primeiro a focar nos bigodes da tromba do elefante. Nossa análise histológica de folículos de elefante seguiu o trabalho pioneiro de Ebara et al. em ratos e gatos19 e teve como objetivo elucidar as características estrutura-função dos folículos do bigode de elefante. Especificamente, fizemos as seguintes perguntas: 1. Os bigodes da tromba dos elefantes africanos e asiáticos são diferentes? 2. Quantos bigodes de tronco existem? 3. Qual é a distribuição de comprimento dos bigodes de elefante e qual é a espessura e geometria do bigode? 4. Como estão organizados os folículos do bigode de elefante? 5. Como são inervados os folículos do bigode de elefante? 6. Os bigodes de elefante batem? 7. Qual pode ser a função de matrizes de bigodes de tronco específicas?