Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Các tế bào trung gian nhạy cảm với chuyển động trong hệ thống cảm giác vận động của ruồi
Tóm tắt
Các tính chất chức năng của ba tế bào ngang (tế bào ngang phía Bắc, HSN; tế bào ngang xích đạo, HSE; tế bào ngang phía Nam, HSS) trong đĩa lobula của ruồi Calliphora erythrocephala được nghiên cứu bằng phương pháp điện sinh lý. 1. Các trường tiếp nhận của HSN, HSE và HSS lần lượt bao phủ phần lưng, vùng xích đạo và phần bụng của trường thị giác bên cùng phía. Ở cả ba tế bào, độ nhạy với kích thích thị giác cao nhất ở trường thị giác phía trước và giảm dần về hai phía bên. Các trường tiếp nhận và phân bố độ nhạy không gian của các tế bào ngang chủ yếu được xác định bởi vị trí và sự mở rộng của các trường nhánh trong đĩa lobula và phân bố mật độ nhánh trong các trường này. 2. Các tế bào ngang phản ứng chủ yếu với chuyển động tiến (từ trước ra sau) và bị ức chế bởi chuyển động theo chiều ngược lại, phương hướng ưa thích và null là hướng đối song song. Biên độ của các phản ứng kích thích và ức chế do chuyển động gây ra giảm dần như một hàm cosin khi độ lệch của phương hướng chuyển động so với phương hướng ưa thích tăng lên. Kích thích với chuyển động theo các phương vuông góc với phương hướng ưa thích là không hiệu quả. 3. Các phương hướng ưa thích của các tế bào ngang cho thấy các thay đổi định hướng từ từ đặc trưng ở các phần khác nhau của các trường tiếp nhận: chúng được định hướng theo chiều ngang chỉ ở khu vực xích đạo và ngày càng nghiêng về chiều dọc về phía các rìa dorsofrontal và ventrofrontal của trường thị giác. Những thay đổi định hướng này có thể tương quan với những thay đổi tương đương trong định hướng cục bộ của lưới các trục ommatidial trong mắt ghép thích hợp. 4. Biên độ phản ứng của các tế bào ngang dưới sự kích thích bằng một mẫu lưới định kỳ chuyển động phụ thuộc mạnh vào tần số tương phản của kích thích. Phản ứng tối đa được tìm thấy ở tần số tương phản từ 2–5 Hz. 5. Các tính chất hội tụ không gian của các tế bào ngang (được nghiên cứu ở HSE) là rất phi tuyến. Dưới sự kích thích với các mẫu chuyển động mở rộng, biên độ phản ứng của chúng gần như không phụ thuộc vào kích thước của các kích thích. Nó được chứng minh rằng hành vi phản ứng này không phải do sự bão hòa sau synapse trong các nhánh của tế bào. Kết quả cho thấy rằng hệ thống ngang có vai trò thiết yếu trong việc kiểm soát thần kinh đối với các phản ứng mô tơ quang (optomotor torque) được thực hiện bởi ruồi nhằm giảm thiểu sự lệch hướng không mong muốn khỏi quỹ đạo bay thẳng.
Từ khóa
#tế bào ngang #hệ thống cảm giác vận động #ruồi Calliphora erythrocephala #điện sinh lý #phản ứng mô tơ quangTài liệu tham khảo
Beersma, D.G.M., Stavenga, D.G., Kuiper J.W.: Retinal lattice, visual field and binocularities in flies. J. Comp. Physiol.119, 207–220 (1977)
Bishop, L.G., Keehn, D.G., McCann, G.D.: Motion detection by interneurons of the optic lobes and brain of the flies,Calliphora phaenicia andMusca domestica. J. Neurophysiol.31, 509–525 (1968)
Blondeau, J.: Electrically evoked motor activity in the fly, (Calliphora erythrocephala). Dissertation, Universität Tübingen 1977
Blondeau, J.: Electrically evoked course control in the flyCalliphora erythrocephala. J. Exp. Biol.92, 143–153 (1981a)
Blondeau, J.: Aerodynamic capability of flies as revealed by a new technique. J. Exp. Biol.92, 155–163 (1981b)
Blondeau, J., Heisenberg, M.: The three-dimensional optomotor torque system ofDrosophila melanogaster. J. Comp. Physiol.145, 321–329 (1982)
Braitenberg, V.: Periodic structures and structural gradients in the visual ganglia of the fly. In: Information processing in the visual system of arthropods. Wehner, R. (ed.), pp. 1–15. Berlin, Heidelberg, New York: Springer 1972
Dvorak, D.R., Bishop, L.G., Eckert, H.E.: On the identification of movement detectors in the fly optic lobe. J. Comp. Physiol.100, 5–23 (1975)
Eckert, H.: Identifizierte, bewegungssensitive Interneurone als neurophysiologische Korrelate für das Bewegungssehen der Insekten. Verh. Dtsch. Zool. Ges. 1976, p. 253. Stuttgart: Gustav Fischer 1976
Eckert, H.: Anatomie, Elektrophysiologie und funktionelle Bedeutung bewegungssensitiver Neurone in der Sehbahn von Dipteren (Phaenicia). Habilitationsschrift, Universität Bochum 1979
Eckert, H.: Functional properties of the H1-neurons in the third optic ganglion of the blowfly,Phaenicia. J. Comp. Physiol.135, 29–39 (1980)
Eckert, H.: The horizontal cells in the lobula plate of the blowfly,Phaenicia sericata. J. Comp. Physiol.143, 511–526 (1981)
Franceschini, N.: Sampling of the visual environment by the compound eye of the fly: fundamentals and applications. In: Photoreceptor optics, Snyder, A.W., Menzel, R. (eds.), pp. 98–125. Berlin, Heidelberg, New York: Springer 1975
Geiger, G., Nässel, D.R.: Visual orientation behaviour of flies after laser beam ablation of interneurons. Nature293, 398–399 (1981)
Geiger, G. Nässel, D.R.: Visual processing of moving single-objects and wide-field patterns in flies. Biol. Cybern.44, 141–150 (1982)
Götz, K.G., Hengstenberg, B., Biesinger, R.: Optomotor control of wing beat and body posture inDrosophila. Biol. Cybern.35, 101–112 (1978)
Hausen, K.: Struktur, Funktion und Konnektivität bewegungsempfindlicher Interneuronen im dritten optischen Neuropil der SchmeißfliegeCalliphora erythrocephala. Dissertation, Universität Tübingen 1976a
Hausen, K.: Functional characterization and anatomical identification of motion sensitive neurons in the lobula plate of the blowflyCalliphora erythrocephala. Z. Naturforsch.31c, 629–633 (1976b)
Hausen, K.: Funktion, Struktur und Konnektivität bewegungsempfindlicher Interneurone in der Lobula plate von Dipteren. Verh. Dtsch. Zool. Ges. 1976, p. 254. Stuttgart: Gustav Fischer 1976c
Hausen, K.: Signal processing in the inset eye. In: Function and formation of neural systems. Stent, G.S. (ed.), pp. 81–110. Berlin: Dahlem Konferenzen 1977
Hausen, K.: Monocular and binocular computation of motion in the lobula plate of the fly. Verh. Dtsch. Zool. Ges. 1981, pp. 49–70. Stuttgart: Gustav Fischer 1981
Hausen, K.: Motion sensitive interneurons in the optomotor system of the fly. I. The horizontal cells: structure and signals. Biol. Cybern.45, 143–156 (1982)
Hausen, K., Wehrhahn, C.: The role of the horizontal cells in the optomotor yaw torque response in flies (in preparation) (1982)
Heide, G.: Properties of a motor output system involved in the optomotor responses of flies. Biol. Cybern.20, 99–112 (1975)
Heisenberg, M., Wonneberger, R., Wolf, R.: Optomotor-blind — aDrosophila mutant of the lobula plate giant neurons. J. Comp. Physiol.124, 287–296 (1978)
Hengstenberg, R.: Spike responses of non-spiking visual interneurone. Nature270, 338–340 (1977)
Hengstenberg, R.: Common visual response properties of giant vertical cells in the lobula plate of the blowflyCalliphora. J. Comp. Physiol. (in press) (1982)
Mastebroek, H.A.K., Zaagman, W.H., Lenting, B.P.M.: Movement detection: performance of a wide-field element in the visual system of the blowfly. Vision Res.20 467–474 (1980)
McCann, G.D., Dill, J.C.: Fundamental properties of intensity, form, and motion perception in the visual nervous system ofCalliphora phaenicia andMusca domestica. J. Gen. Physiol.53, 355–371 (1969)
McCann, G.D., Foster, S.F.: Binocular interactions of motion detection fibers in the optic lobes of flies. Kybernetik8, 193–203 (1971)
Pick, B.: Visual pattern discrimination as an element of the fly's orientation behaviour. Biol. Cybern.23, 171–180 (1976)
Poggio, T., Reichardt, W., Hausen, K.: A neuronal circuitry for relative movement discrimination by the visual system of the fly. Naturwissenschaften68, 443–446 (1981)
Reichardt, W., Poggio, T., Hausen, K.: Figure-ground discrimination by relative movement in the visual system of the fly. Part II: Towards the neural circuitry (in preparation) (1982)
Soohoo, S.L., Bishop, L.G.: Intensity and motion response of giant vertical neurons in the fly eye. J. Neurobiol.11, 159–177 (1980)
Spüler, M.: Erregende und hemmende Wirkungen visueller Bewegungsreize auf das Flugsteuersystem von Fliegen —Elektrophysiologische und verhaltensphysiologische Untersuchungen anMusca andCalliphora. Dissertation, Universität Düsseldorf 1980
Wehrhahn, C., Hausen, K.: How is tracking and fixation accomplished in the nervous of the fly? Biol. Cybern.38, 179–186 (1980)
Zaagman, W.H., Mastebroek, H.A.K., Kuiper, J.W.: On the correlation model: processing of continuously moving patterns by a movement detecting neural element in the fly visual system. Biol. Cybern.31, 163–168 (1978)