ヘビにおける赤外線感知

いずれの場合も、顔面ピットは三叉神経によって神経支配されている。クサリヘビ科では、ピット器官からの情報は、三叉神経外側下行路を介して延髄の熱網様体核に伝達される。そこから、対側の視蓋に伝達される。ボア科とニシキヘビ科では、唇ピットからの情報は、熱網様体核を迂回して、三叉神経外側下行路を介して直接対側の視蓋に送られる。^{[ 8 ]}

最終的にこれらの赤外線信号を処理するのは脳の視蓋です。この脳の部位は、視覚刺激をはじめとする他の感覚情報も受け取りますが、運動、固有受容感覚、聴覚情報も受け取ります。視蓋内のニューロンの中には、視覚刺激または赤外線刺激のみに反応するものもあれば、視覚刺激と赤外線刺激の組み合わせにより強く反応するものもあり、また、視覚刺激と赤外線刺激の組み合わせにのみ反応するものもあります。一部のニューロンは、一方向への動きを検出するように調整されているようです。ヘビの世界の視覚マップと赤外線マップは視蓋に重ね合わされていることがわかっています。この組み合わせた情報は視蓋を介して前脳に伝達されます。^{[ 9 ]}

ピット器官の神経線維は、非常に低い頻度で常に発火している。中性温度範囲内の物体は発火頻度を変化させない。中性範囲は、器官の受容野にあるすべての物体の平均熱放射によって決定される。ある閾値を超える熱放射は神経線維の温度上昇を引き起こし、神経の刺激とそれに続く発火につながる。温度の上昇は発火頻度の増加につながる。^{[ 10 ]} 神経線維の感度は0.001 ℃未満と推定されている。 ^{[ 11 ]}

ピット器官は繰り返し刺激を受けると順応します。順応した刺激が取り除かれると、逆方向に変動します。たとえば、ヘビの前に温かい物体を置くと、最初は器官の発火頻度が増加しますが、しばらくすると温かい物体に順応し、ピット器官の神経の発火頻度は正常に戻ります。その後、その温かい物体を取り除くと、ピット器官は以前占めていた空間がより冷たいと認識し、物体が取り除かれるまで発火頻度が低下します。順応の潜伏期間は約 50 ～ 150  ms です。^{[ 10 ]}

顔面ピットは、ピンホールカメラと同じ光学原理を用いて熱放射を可視化します。熱放射源の位置は、ピット膜上の放射の位置によって決定されます。しかし、コンピューター解析を用いて顔面ピットで捉えた熱画像を可視化した研究では、解像度が非常に低いことが示唆されています。ピットの開口部のサイズが小さいため、小さくて温かい物体の解像度が低く、ピットのサイズが小さいこととそれに伴う熱伝導の悪さが相まって、生成される画像は解像度とコントラストが非常に低くなります。画像の焦点合わせと鮮明化は、外側下行三叉神経路で行われることが知られており、中脳蓋で行われる視覚と赤外線の統合も、画像の鮮明化に役立っている可能性があります。

赤外線を検出するにもかかわらず、赤外線検出メカニズムは光受容体とは異なります。光受容体は光化学反応によって光を検出するのに対し、ヘビのピットにあるタンパク質は、温度感受性イオンチャネルである一過性受容体電位チャネルTRPA1の一種です。光に対する化学反応ではなく、ピット器官の加温を伴うメカニズムによって赤外線信号を感知します。^{[ 12 ]}構造と機能において、ボロメータと呼ばれる生物学的な温度感知器官に似ています。これは、入射する赤外線が特定のイオンチャネルを迅速かつ正確に温めて神経インパルスを誘発することを可能にする非常に薄いピット膜と、イオンチャネルを元の温度状態に迅速に冷却するためのピット膜の血管新生と一致しています。このメカニズムの分子前駆体は他のヘビにも見られますが、タンパク質の発現レベルははるかに低く、熱に対する感度もはるかに低くなっています。^{[ 12 ]}