1 Johnston’s organ i insekternas antenner

Citronfjäril Gonepteryx rhamni

Åkerhumla (Bombus pascuorum)  Åkerhumla Bombus pascuorum

Humlor känner av blommors elektriska fält 2013 Apr 5;340(6128):66-9. doi: 10.1126/science.1230883. Epub 2013 Feb 21. Dessa fält fungerar som blommornas signaler, som påverkas av besökares naturligt laddade bin. Liksom visuella signaler visar blommornas elektriska fält variationer i mönster och struktur, vilket kan särskiljas av humlor. Vi visar också att sådan elektrisk fältinformation bidrar till den komplexa sortimentet av blommornas signaler som tillsammans förbättrar en pollinerares minne om blommas goda födotillgång. Eftersom blommors elektriska fält kan förändras inom några sekunder kan denna sensoriska modalitet underlätta snabb och dynamisk kommunikation mellan blommor och deras pollinerare.  https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23429701

Läs hela artikeln här http://lewiscountybeekeepers.org/yahoo_site_admin/assets/docs/Science-2013-Clarke-science1230883.58215802.pdf

Bi kommunicerar med elektriska fält Published:22 May 2013https://doi.org/10.1098/rspb.2013.0528

”Det här är en anmärkningsvärd upptäckt”, säger Robert. ”Efter alla dessa år av studier på bin, finner man ännu en hemlig aspekt på deras språk. Den exakta funktionen av sådan elektrisk känslighet är inte helt klar, men bevisen är stark att elektrisk kommunikation kan ske mellan bin i bikupan.”

”Honungsbin, liksom andra insekter, ackumulerar elektrisk laddning under flygning, och när deras kroppsdelar flyttas eller gnids ihop. Vi rapporterar att bin sänder konstanta och modulerade elektriska fält när man flyger, landar, går och under waggle dansen. De elektriska fälten från dansbina består av låg- och högfrekventa komponenter. Båda komponenterna inducerar passiva antennförflyttningar i stationära bin enligt Coulombs lag. Bin läser både de konstanta och modulerade elektriska fältkomponenterna i samband med appetitiv proboscis förlängningsreaktionskonditionering. Med hjälp av detta paradigm identifierar vi mekanoreceptorer i båda lederna av antennerna som sensorer. Andra mekanoreceptorer på bikroppen är potentiellt inblandade men är mindre känsliga. Med hjälp av laservibrometri visar vi att det elektriskt laddade flagellumet flyttas av konstanta och modulerade elektriska fält och starkare så om ljud och elektriska fält interagerar. Inspelningar från axonerna i Johnston-orgeldokumentet är dess känslighet för stimuli av elektriska. Våra analyser identifierar elektriska fält som härrör från biverkningen av bin som stimuli för mekanoreceptorer, och som biologiskt relevanta stimuli, som kan spela en roll i social kommunikation.” https://royalsocietypublishing.org/doi/full/10.1098/rspb.2013.0528

Troligen har sociala getingar samma typ av kommunikation

Några getingarter som jag följer (främst takgeting) , alla utom skogsgeting är sociala getingar.

Denna undersökning handlar om honungsbin, men sociala getingar  bör har liknande eller samma kommunikationssystem.  Reception and learning of electric fields in bees https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3619523/pdf/rspb20130528.pdf

Johnston’s organ Johnston Orgel ligger i det andra segmentet av en insekts antenn. Ljudvågor vibrerar insektens antenn och dessa vibrationer detekteras av Johnston orgel. Johnston orgel används vanligtvis för att hitta en kompis som en insekt kan upptäcka ljudet av vinge beats av en kompis. Det är närvaron av Johnston organ som skiljer insekter, hexapoder,  från icke hexapoder.

  • Kamikouchi, A; Inagaki, HK; Effertz, T; Hendrich, O; Fiala, A; Göpfert, MC; Ito, K (2009). ”The neural basis of Drosophila gravity-sensing and hearing”. Nature. 458 (7235): 165–71. doi:10.1038/nature07810. PMID 19279630.
  •  
  • Göpfert, MC; Robert, D (May 2002). ”The mechanical basis of Drosophila audition”. J. Exp. Biol. 205: 1199–208. PMID 11948197.
  •  
  • Yack, JE (April 2004). ”The structure and function of auditory chordotonal organs in insects”. Microsc. Res. Tech. 63: 315–37. doi:10.1002/jemt.20051. PMID 15252876.
  •  
  • Rossi Stacconi, Marco Valerio; Romani, Roberto (2013). ”The Johnston’s organ of three homopteran species: A comparative ultrastructural study”. Arthropod Structure and Development. 42: 219–228. doi:10.1016/j.asd.2013.02.001.
  •  
  • Johnston, C (1855). ”Auditory Apparatus of the Culex Mosquito” (PDF). Quarterly Journal of Microscopical Science. 3: 97–102.
  •  
  • Kamikouchi, A.; Shimada, T.; Ito, K. (2006). ”Comprehensive classification of the auditory sensory functions in the brain of the fruit fly Drosophila melanogaster”. Journal of Comparative Neurology. 499: 317–356. doi:10.1002/cne.21075.
  •  
  • Yorozu, S.; Wong, A.; Fischer, B.J.; Dankert, H.; Kerman, J.J.; Kamikouchi, A.; Ito, K.; Anderson, D.J. (2009). ”Distinct sensory representations of wind and near-field sound in the Drosophila brain”. Nature. 428 (7235): 201–5. doi:10.1038/nature07843.   Beteendemässiga reaktioner på vinden anses ha en kritisk roll vid kontrollen av spridnings- och populationsgenetiken hos vilda Drosophila-arter1,2, liksom deras navigering under flygning (3), men deras underliggande neurobiologiska grund är okänd. Vi visar att Drosophila melanogaster, som vildfångade Drosophila-stammar(4), uppvisar robust vindinducerad undertryckning av lokomotiv som svar på luftströmmar som levereras med hastigheter som normalt uppträder i naturen (1,2). Här identifierar vi vindkänsliga neuroner i Johnstons organ, en antenn mekanosensorisk struktur som tidigare medverkat i nära fält ljuddetektering (ses i refs 5 och 6). Med hjälp av förstärknings-fältinjer riktade till olika delmängder av Johnston organs neuroner(7) och en genetiskt kodad kalciumindikator(8) visar vi att vind- och närfältsljud (fältsång) aktiverar distinkta delar av Johnsons organs neuroner, vilka projekterar olika regioner i antennen och mekanosensoriskt motorcentrum i den centrala hjärnan. Selektiv genetisk ablation av vindkänsliga Johnston organs neuroner i antennen avskaffar vindinducerad undertryckning av lokomotivbeteende utan att hörapparaten försämras. Dessutom svarar olika neuronella delmängder inom den vindkänsliga organen på olika riktningar av arista-avböjning orsakad av luftflödet och projekt till olika regioner i antenn- och mekanosensoriska motorcentralen, vilket ger en rudimentär karta över vindriktningen i hjärnan. Det är viktigt att ljud- och vindkänsliga Johnston organs neuroner uppvisar olika inneboende reaktionsegenskaper: de förra aktiveras fasvis av små, dubbelriktade, förskjutningar av aristaen, medan de senare är toniskt aktiverade av enriktad, statisk avböjning av större storlek. Dessa olika inneboende egenskaper är väl lämpade för detektering av oscillerande pulser av respektive fältljud respektive laminärt luftflöde. Dessa data identifierar vindkänsliga neuroner i Johnstons orgel, en struktur som i första hand har hörts i samband med hörsel och avslöjar hur hjärnan kan skilja olika typer av luftpartikelrörelser med ett vanligt sensoriskt organ.
  •  
  • Tauber, E.; Eberl, D. F. (2003). ”Acoustic communication in Drosophila”. Behavioural Processes. 64: 197–210. doi:10.1016/s0376-6357(03)00135-9. Abstrakt
    Akustisk kommunikation i kontrollerade studier, har studerats omfattande i många Drosophila-arter. Här sammanfattar vi tillvägagångssätt som har tillämpats på studien av både sångproduktion och hörsel. Dessa tillvägagångssätt utnyttjar en mängd olika genetiska verktyg som finns tillgängliga i Drosophila, såsom isolering av sång- eller hörselmutanter, QTL-kartläggning och transgenes samt elektrofysiologi och beteendeanalys. Vi ger också en kort guide till den metod som används i akustiska studier i Drosophila och diskuterar utsikter och nya verktyg som skulle gynna framtida forskning.
  •  
  • Sane, Sanjay P.; Dieudonne, Alexandre; Willis, Mark A.; Daniel, Thomas L. (2007). ”Antennal Mechanosensors Mediate Flight Control in Moths”. Science. 315: 863–866. doi:10.1126/science.1133598. PMID 17290001.
  •  
  • Dreller, C.; Kirchner, W. H. (1993). ”Hearing in honeybees: localization of the auditory sense organ”. Journal of Comparative Physiology A. 173 (3): 275–279. doi:10.1007/bf00212691.
  •  
  • Greggers, Uwe; Koch G; Schmidt V; Dürr A; Floriou-Servou A; Piepenbrock D; Göpfert MC; Menzel R (22 May 2013). ”Reception and learning of electric fields”. Proceedings of the Royal Society B. 280: 20130528. doi:10.1098/rspb.2013.0528. PMC 3619523. PMID 23536603.
  •  

Greggers, Uwe. ”ESF in bees”.    Mottagning och lärande av elektriska fält
Inledning Honeybees, liksom andra insekter, ackumulerar elektrisk laddning under flygning och när kroppsdelar flyttas eller gnids ihop. Vi rapporterar att bin sänder konstanta och modulerade elektriska fält när man flyger, landar, går och under waggle dansen. De elektriska fälten från dansbina består av låga och högfrekventa komponenter. Båda komponenterna inducerar passiva antennförflyttningar i stationära bin enligt Coulombs lag. Bin läser både de konstanta och modulerade elektriska fältkomponenterna i samband med appetitiv proboscis extension response (PER) konditionering. Med hjälp av detta paradigm identifierar vi mekanoreceptorer i båda lederna av antennerna som sensorer. Andra mekanoreceptorer på bikroppen är potentiellt inblandade men är mindre känsliga. Med laservibrometri visar vi att det elektriskt laddade flagellumet flyttas av konstanta och modulerade elektriska fält och starkare så om ljud och elektriska fält interagerar. Inspelningar från axonerna i Johnston-orgeldokumentet är dess känslighet för elektriska fältstimuli. Våra analyser identifierar elektriska fält som härrör från binaxladdningen som stimuli för mekanoreceptorer och som biologiskt relevanta stimuli som kan spela en roll i social kommunikation.

Electroreception hos fisk.  Elektroreception eller elektroception är den biologiska förmågan att registrera naturliga elektrisk stimuli.  Det har observerats i vattenlevande fiskar och hajarter eller amfibiska djur, eftersom vatten är en mycket bättre ledare än luft. De kända undantagen för landlevande djur monotremierna (echidnas och platypuses), är kackerlackor och bin. Elektroreception används vid elektrodetektering av objekt och för elektrokomunikation.