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Diese Fähigkeit nennt man Nozizeption (nocere = schmerzen, schädigen). Sie befähigt das Lebewesen, nicht nur für schädliche (noxische) Reize empfänglich zu sein, sondern auch darauf reagieren zu können. Diese Fähigkeit ist überlebenswichtig, weil dadurch Schaden am Organismus abgewendet werden kann.
Spezialisierte Nervenzellen für Schmerzreize
Damit schädliche Reize registriert werden können, braucht es eine Art „Schmerzfühler“. Diese nennt man Nozizeptoren oder Schmerzrezeptoren. Es sind Nervenfasern, die ausschliesslich auf schädliche Reize reagieren.
Bei Säugetieren und Vögeln sind diese Rezeptoren gut untersucht. Sie liegen an den freien Nervenendigungen im Hautgewebe und viele reagieren auf verschiedene Reize wie Hitze, mechanischer Druck oder schädliche Chemikalien. Damit sie reagieren, muss eine bestimmte Schwelle in der Stärke des Reizes überschritten sein. Beispielsweise reagieren die Rezeptoren erst auf bei einer bestimmten Stärke eines mechanischen Drucks, während ein schwacher mechanischer Druck noch keine Reaktion auslöst.
Je nach Dicke der Nervenfasern werden die Reize mit unterschiedlicher Geschwindigkeit ans Hirn weitergeleitet. Als Reaktion auf einen schädlichen Reiz wird sowohl eine reflexartige Reaktion, die vom Reiz wegführt (z.B. ziehen wir sofort die Hand von der heissen Herdplatte weg), als auch eine physiologische Reaktion (z.B. Anstieg des Herzschlagrate) ausgelöst.
Nozizeption bei Fischen
Verschiedene Studien haben gezeigt, dass auch Knochenfische ähnlich wie Säugetiere und Vögel über Schmerzrezeptoren verfügen, die schmerzhafte Reize an das zentrale Nervensystem weiterleiten. Werden diese Rezeptoren mit schädlichen Reizen wie übermässige Hitze, schädliche Chemikalien oder mechanischem Druck gereizt, werden die Nervenbahnen messbar aktiviert.
Weiter werden sowohl eine physiologische Reaktion (z. B. erhöhte Kiemenschlagrate) als auch abwehrendes oder ausweichendes (aversives) Verhalten ausgelöst, ähnlich wie bei Landwirbeltieren, die auf schmerzhafte Reize reagieren. Vergleiche zwischen verschiedenen Fischarten zeigen, dass es zwischenartliche Unterschiede im Verhalten und der physiologischen Reaktion auf schmerzhafte Reize gibt.
Schmerzwahrnehmung und Schmerzempfinden
Schmerzwahrnehmung ist von der Nozizeption zu unterscheiden. Nozizeption ist die reflexartige Reaktion auf einen Schmerzreiz. Schmerzwahrnehmung hingegen schliesst die Verarbeitung schädlicher Reize im Gehirn oder Zentralnervensystem ein und ist mit einer abwehrenden Reaktion der Tiers verbunden. Bewusste Schmerzwahrnehmung wird auch als Schmerzempfinden bezeichnet. Fische zeigen alle Voraussetzungen für ein Schmerzempfinden, also die bewusste Wahrnehmung von Schmerz. Mehr dazu hier.
Literatur
Reilly, S.C., Quinn, J.P., Cossins, A.R., Sneddon, L.U., 2008. Behavioural analysis of a nociceptive event in fish: Comparisons between three species demonstrate specific responses. Appl. Anim. Behav. Sci. 114, 248-259. (abstract)
Sneddon, L.U., 2004. Evolution of nociception in vertebrates: comparative analysis of lower vertebrates. Brain Research Reviews 46, 123-130. (abstract)
Sneddon, L.U., Braithwaite, V.A., Gentle, M.J., 2003. Do fishes have nociceptors? Evidence for the evolution of a vertebrate sensory system. Proceedings of the Royal Society of London, Series B: Biological Sciences 270, 1115-1121. (abstract)
Sneddon, L.U., 2002. Anatomical and electrophysiological analysis of the trigeminal nerve in a teleost fish, Oncorhynchus mykiss. Neurosci. Lett. 319, 167-171. (abstract)