Kuoppakyykäärmeillä lämpöaukko koostuu rostrumissa olevasta syvästä taskusta, jonka yli on venytetty kalvo. Kalvon takana on ilmatäytteinen kammio, joka tarjoaa ilmakontaktin kalvon molemmin puolin. Kuoppakalvo on hyvin verisuonikas ja voimakkaasti hermotettu lukuisilla lämpöherkillä reseptoreilla, jotka on muodostettu kolmoishermon päätepisteistä (terminaaliset hermomassat eli TNM:t). Reseptorit eivät siis ole erillisiä soluja, vaan osa itse kolmoishermoa. Boojen ja pytonien labiaalisesta kuopasta puuttuu riippukalvo, ja se koostuu yksinkertaisemmin kuopasta, joka on vuorattu kalvolla, joka on samalla tavoin hermotettu ja verisuonitettu, vaikka verisuoniston morfologia eroaa näiden käärmeiden ja krotaliinien välillä. Sen lisäksi, että verisuoniston tarkoituksena on toimittaa happea reseptoripäätteisiin, sen tarkoituksena on jäähdyttää reseptorit nopeasti lämpöneutraaliin tilaan sen jälkeen, kun ne ovat lämmenneet ärsykkeen aiheuttaman lämpösäteilyn vaikutuksesta. Ilman tätä verisuonistoa reseptori pysyisi lämpimässä tilassa sen jälkeen, kun se on altistunut lämpimälle ärsykkeelle, ja se antaisi eläimelle jälkikuvia myös sen jälkeen, kun ärsyke on poistettu.
NeuroanatomiaMuutos
Kaikkiin kasvojen kuoppaelimiä hermottaa kolmoishermo. Krotaliineilla tieto kuoppaelimestä välittyy medullaan sijaitsevaan nucleus reticularus caloris -ydinytimeen lateraalisen laskevan kolmoishermoradan kautta. Sieltä se välittyy kontralateraaliseen näköhermoon. Booilla ja pytoneilla tieto labiaalisesta kuopasta lähetetään suoraan kontralateraaliseen optic tectumiin lateraalisen laskevan kolmoishermoradan kautta ohittaen nucleus reticularus caloris -ytimen.
Aivojen optic tectum on se, joka viime kädessä käsittelee nämä infrapunavihjeet. Tämä aivojen osa vastaanottaa myös muita aistitietoja, erityisesti optisia ärsykkeitä, mutta myös motorisia, proprioseptiivisia ja auditiivisia. Jotkut tectumin neuronit reagoivat pelkkään visuaaliseen tai infrapunaärsytykseen, toiset reagoivat voimakkaammin yhdistettyyn visuaaliseen ja infrapunaärsytykseen, ja taas toiset reagoivat vain visuaalisen ja infrapunaärsytyksen yhdistelmään. Jotkin neuronit näyttävät olevan viritetty havaitsemaan liikettä yhteen suuntaan. On havaittu, että käärmeen visuaaliset ja infrapunakartat maailmasta ovat päällekkäin näköhermossa. Tämä yhdistetty tieto välittyy tectumin kautta etuaivoihin.
Kuoppaelimen hermosäikeet laukeavat jatkuvasti hyvin pienellä nopeudella. Neutraalilla lämpötila-alueella olevat esineet eivät muuta laukeamisnopeutta; neutraali alue määräytyy kaikkien elimen reseptiivisessä kentässä olevien esineiden keskimääräisen lämpösäteilyn perusteella. Tietyn kynnysarvon ylittävä lämpösäteily aiheuttaa hermosäikeen lämpötilan nousun, mikä johtaa hermon stimulaatioon ja sitä seuraavaan laukeamiseen, ja lämpötilan nousu johtaa laukeamisnopeuden kasvuun. Hermosäikeiden herkkyys on arviolta >0,001 °C.
Kuoppaelin sopeutuu toistuvaan ärsykkeeseen; jos sopeutunut ärsyke poistetaan, tapahtuu vastakkaissuuntainen vaihtelu. Jos esimerkiksi käärmeen eteen asetetaan lämmin esine, kuopuselimen palamisnopeus kasvaa aluksi, mutta jonkin ajan kuluttua se sopeutuu lämpimään esineeseen ja kuopuselimen hermojen palamisnopeus palautuu normaaliksi. Jos lämmin esine sitten poistetaan, kuopan elin rekisteröi nyt tilan, jota se aiemmin käytti, kylmemmäksi, ja näin ollen palamisnopeus laskee, kunnes se sopeutuu esineen poistamiseen. Sopeutumisen latenssiaika on noin 50-150 ms.
Kasvojen kuoppa itse asiassa visualisoi lämpösäteilyä käyttäen samoja optisia periaatteita kuin neulanreikäkamera, jossa lämpösäteilyn lähteen sijainti määräytyy säteilyn sijainnin perusteella lämpökuopan kalvolla. Tutkimukset, joissa on visualisoitu kasvokuopan näkemiä lämpökuvia tietokoneanalyysin avulla, ovat kuitenkin osoittaneet, että resoluutio on erittäin heikko. Kuopan aukon koko johtaa pienten, lämpimien kohteiden huonoon erottelukykyyn, ja yhdessä kuopan pienen koon ja siitä johtuvan huonon lämmönjohtokyvyn kanssa tuotetun kuvan erottelukyky ja kontrasti ovat erittäin alhaiset. Tiedetään, että kuvan tarkentaminen ja terävöittäminen tapahtuu jonkin verran lateraalisessa laskevassa kolmoishermoradassa, ja on mahdollista, että tectumissa tapahtuvaa visuaalista ja infrapunaintegraatiota voidaan myös käyttää kuvan terävöittämiseen.
MolekyylimekanismiMuokkaa
Infrapunavalon havaitsemisesta huolimatta infrapunavalon havaitsemismekanismi ei ole samankaltainen kuin fotoreseptoreilla – siinä missä fotoreseptorit havaitsevat valon fotokemiallisten reaktioiden kautta, käärmeiden kuoppien proteiini on eräänlainen ohimenevän reseptoripotentiaalin kanava, TRPV1, joka on lämpötilaherkkä ioni-kanava. Se aistii infrapunasignaalit mekanismilla, johon liittyy kuopan elimen lämpeneminen, eikä kemiallisella reaktiolla valoon. Rakenteeltaan ja toiminnaltaan se muistuttaa biologista versiota lämpöä aistivasta välineestä nimeltä bolometri. Tämä on sopusoinnussa ohuen kuoppakalvon kanssa, jonka ansiosta tuleva infrapunasäteily voisi nopeasti ja tarkasti lämmittää tietyn ionikanavan ja laukaista hermoimpulssin, sekä kuoppakalvon verisuonistumisen kanssa, jotta ionikanava jäähdytettäisiin nopeasti takaisin alkuperäiseen lämpötilaansa. Vaikka tämän mekanismin molekyylisiä esiasteita löytyy muilta käärmeiltä, proteiinia sekä ilmentyy paljon vähemmän että se on paljon vähemmän herkkä kuumuudelle.