존스턴 오르간

Johnston's organ

존스턴의 장기는 곤충류 등급의 더듬이의 페디셀(제2구간)에서 발견되는 감각세포의 집합체다.[1]존스턴의 장기는 플라겔럼(세 번째 및 일반적으로 마지막 더듬이 부분)에서 움직임을 감지한다.사발 모양으로 배열된 스콜로피디아로 구성되어 있으며, 각각의 사발에는 기계식 코오톤 뉴런이 포함되어 있다.[2][3]스콜로피디아의 수는 종마다 다르다.호모프테란스에서 존스턴의 장기는 25 - 79개의 스콜로피디아를 포함하고 있다.[4]존스턴의 장기의 존재는 그룹 엔토그나타에 속하는 다른 육각류로부터 파충류 클래스를 구분하는 결정적인 특성이다.존스턴의 장기는 의사 크리스토퍼 존스턴의 이름을 따서 지어졌는데,[5] 크리스토퍼 존스턴은 의사 겸 어시리학자인 크리스토퍼 존스턴의 아버지였다.

존스턴 오르간 사용

과일파리와 비육지류에서.

과일파리 드로소필라 멜라노가스터와 키로노무스 환형체에서, 존스턴의 기관에는 거의 480개의 감각 신경세포가 들어 있다.[6]뉴런의 뚜렷한 집단은 중력에 의해 야기된 더듬이의 편향이나 소리나 공기 이동에 의해 야기된 진동에 의해 다르게 활성화된다.이 미분 반응은 파리가 중력, 기계적, 음향적 자극을 구별할 수 있게 해준다.[1][7]

존스턴의 초파리의 장기는 윙비트 주파수나 짝의 구애곡에 의해 발생하는 공기 진동을 감지하는 데 사용될 수 있다.존스턴 장기의 한 기능은 짝의 날개 박동 주파수를 감지하는 것이다.[2]공기 중에서 소리를 생산하면 두 가지 에너지 성분이 생긴다. 즉, 음원에서 방출되는 기압의 변화인 압력성분과 소리 전파 방향으로 진동하는 공기 입자의 앞뒤 진동인 입자 변위성분이 있다.[8]입자 변위는 압력 성분보다 에너지 손실이 크기 때문에 "근장 소리"라고 불리는 변위 성분은 소스의 1파장 내에서만 검출할 수 있다.[8]

과일파리, 벌과 같은 곤충은 느슨하게 붙어 있는 털이나 공기 입자 움직임으로 진동하는 더듬이를 이용하여 근거리의 소리를 탐지한다.([8]염파날 장기는 소리의 압력 성분을 탐지한다)근거리 사운드는 에너지의 빠른 소산 때문에 매우 가까운 통신에만 적합하다.[8]근거리 무선 통신의 두 가지 예로는 벌의 와글댄스와 드로소필라 구애곡이 있다.[8]과일파리에서는 더듬이의 아리스타와 제3구간이 소리 수신기로 작용한다.[8]수신기의 진동은 세 번째 세그먼트의 회전을 유발하며, 세 번째 세그먼트는 존스턴 장기의 기계수용기로의 음 입력 채널이다.[8]

매나방

존스턴의 장기는 매나방의 비행 안정성을 조절하는 역할을 한다.일정한 비행 중에 맴도는 나방으로부터 측정된 키네마틱 데이터는 안테나가 일치하는 날개 비트(27Hz)로 진동한다는 것을 나타낸다.그러나 복잡한 비행 중에는 날아다니는 나방의 각도 변화가 코리올리 힘을 일으키는데, 이는 날개비트 주파수(~60Hz)의 약 2배에서 안테나 진동으로 나타날 것으로 예측된다.안테나가 다양한 주파수 범위에서 진동하도록 조작되고 존스턴의 장기와 연관된 뉴런에서 나오는 결과 신호를 측정했을 때, 스코로피디아 뉴런의 주파수에 대한 반응은 코리올리 효과에 의한 예측 진동 범위인 50~70Hz의 범위에서 팽팽하게 결합되었다.따라서, 존스턴의 장기는 복잡한 비행에서 조종하는 동안 각도 변화를 감지하도록 조정된다.[9]

꿀벌에서는

춤추는 꿀벌(Apis mellifera)은 공중에 떠다니는 소리 신호를 내보냄으로써 근처의 식량의 위치를 묘사한다.이 신호들은 공기 입자의 리듬 있는 높은 속도 운동으로 구성된다.이러한 근거리의 소리는 수신되어 더듬이의 페디셀에 있는 존스턴의 장기를 이용하여 해석된다.[10]꿀벌들은 또한 그들의 더듬이와 아마도 다른 기계수용체에 있는 존스턴의 장기를 통해 전기장의 변화를 감지한다.날개의 움직임에 의해 발생하는 전기장은 쿨롱의 법칙에 근거한 더듬이의 변위를 일으킨다.존스턴 장기의 뉴런은 전기장에 의해 야기되는 변위 범위 내의 움직임에 반응한다.존스턴의 장기가 들어 있는 관절에서 더듬이가 움직이지 못하게 되자 벌들은 더 이상 생물학적으로 관련 있는 전기장에 반응하지 않았다.꿀벌은 다른 시간적 패턴에 다르게 반응한다.꿀벌들은 춤추는 벌에서 나오는 전기장을 거리 통신에 사용하는 것처럼 보인다.[11][12]

참조

  1. ^ a b Kamikouchi, A; Inagaki, HK; Effertz, T; Hendrich, O; Fiala, A; Göpfert, MC; Ito, K (2009). "The neural basis of Drosophila gravity-sensing and hearing" (PDF). Nature. 458 (7235): 165–71. doi:10.1038/nature07810. PMID 19279630.
  2. ^ a b Göpfert, MC; Robert, D (May 2002). "The mechanical basis of Drosophila audition". Journal of Experimental Biology. 205 (Pt 9): 1199–208. PMID 11948197.
  3. ^ Yack, JE (April 2004). "The structure and function of auditory chordotonal organs in insects". Microscopy Research and Technique. 63 (6): 315–37. doi:10.1002/jemt.20051. PMID 15252876.
  4. ^ Rossi Stacconi, Marco Valerio; Romani, Roberto (2013). "The Johnston's organ of three homopteran species: A comparative ultrastructural study". Arthropod Structure and Development. 42 (3): 219–228. doi:10.1016/j.asd.2013.02.001. PMID 23428838.
  5. ^ Johnston, C (1855). "Auditory Apparatus of the Culex Mosquito" (PDF). Quarterly Journal of Microscopical Science. 3: 97–102.
  6. ^ 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 (3): 317–356. doi:10.1002/cne.21075. PMID 16998934.
  7. ^ 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. PMC 2755041. PMID 19279637.
  8. ^ a b c d e f g Tauber, E.; Eberl, D. F. (2003). "Acoustic communication in Drosophila". Behavioural Processes. 64 (2): 197–210. doi:10.1016/s0376-6357(03)00135-9.
  9. ^ Sane, Sanjay P.; Dieudonne, Alexandre; Willis, Mark A.; Daniel, Thomas L. (2007). "Antennal Mechanosensors Mediate Flight Control in Moths". Science. 315 (5813): 863–866. CiteSeerX 10.1.1.205.7318. doi:10.1126/science.1133598. PMID 17290001.
  10. ^ 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.
  11. ^ 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 (1759): 20130528. doi:10.1098/rspb.2013.0528. PMC 3619523. PMID 23536603.
  12. ^ Greggers, Uwe. "ESF in bees".