Akustische Neuronen im Bauchmark der Wanderheuschrecke Locusta migratoria

Summary

• 1. The course of the tympanic nerve fibres with their synaptic regions in the meta- and mesothoracic ganglia is illustrated. It was determined by selectively staining degenerating neurons (Fig. 1).

• 2. Four types of neurons in the auditory system had been described in the preceding publication (Kalmring, 1971). By electrophysiological methods these neurons are followed from the suboesophageal ganglion to the synaptic regions in the thoracic ganglia. Two new types of neurons (D and H) were also discovered.

• 3. The response patterns of the neurons A, B, and C have their origin in the fronto-medial neuropile of the metathoracic ganglion. The types of reactions are formed by the influences of the tympanic organ of the same side.

• 4. The response patterns of the D-neuron have their origin in the mesothoracic ganglion. The exact position of its synaptic region is unknown. The reaction of the D-neuron is independent of stimulus duration, intensity, and frequency. It always responds with one impulse per sound stimulus. Therefore it measures the repetition rate (Figs. 4 and 5).

• 5. The response patterns of the G-neuron have their origin in the fronto-medial neuropile of the mesothoracic ganglion. They are formed by influences of both sides (Figs. 6 and 7). A scheme of neuronal connections which influence the G-neuron is discussed (Fig. 11). This scheme is based on experiments in which tympanic organs were destroyed or connectives were cut.

• 6. The H-neuron does not have a tympanic origin. It reacts tonically to sound stimuli in the frequency range from 0.3 kcps to 14 kcps (Figs. 8 and 9). The stimulus threshold is very high and rises with increasing frequencies.

• 7. All types of neurons ascend to the supraoesophageal ganglion without any further alteration of their response patterns. With the exception of the H-neuron all types can be found only once in both sides of the nervous cord in male and female locusts.

• 8. Neurons which cannot be classified are predominantly found in the mesoand metathoracic ganglia.

• 9. The experimental results are discussed. All important parameters of locust chant can be analyzed and transmitted by the first synapses of the auditory system (Fig. 12).

Zusammenfassung

• 1. Der Verlauf der Tympanalnervenfasern mit den dazugehörigen Synapsenregionen im Meta- und Mesothorakalganglion wird histologisch mit Hilfe selektiver Anfärbung degenerierender Neuronen dargestellt (Abb. 1).

• 2. Die von Kalmring (1971) beschriebenen vier Neuronentypen der Hörbahn werden elektrophysiologisch, vom Unterschlundganglion ausgehend, im Thorakalbereich bis zu den Synapsenregionen verfolgt. Zusätzlich werden die Neuronentypen D und H gefunden.

• 3. Die Antwortmuster der Neuronentypen A, B und C werden im frontomedialen Neuropil des Metathorakalganglions gebildet. Einflüsse vom Tympanalorgan der gleichen Seite sind typbestimmend.

• 4. Die Antwortmuster des D-Neurons entstehen im Mesothorakalganglion. Die genaue Lage der Synapsenregion ist noch unbekannt. Das D-Neuron reagiert unabhängig von Reizdauer, -intensität und -frequenz mit einem Spike pro Schallreiz. Es mißt die Reizrate (Abb. 4 und 5).

• 5. Die Antwortmuster des G-Neurons werden im fronto-medialen Neuropil des Mesothorakalganglions gebildet. Sie entstehen durch bilaterale Einflüsse (Abb. 6 und 7). Ein durch Ausschaltungsversuche gewonnenes Verschaltungsschema (Abb. 11) wird diskutiert.

• 6. Die Neuronen des Typs H sind nicht tympanalen Ursprungs: Sie reagieren tonisch auf Schallreize im Frequenzbereich von 0,3–14 kHz (Abb. 8 und 9). Ihre Reizschwelle ist sehr hoch und steigt mit der Frequenz an.

• 7. Alle Neuronentypen laufen unverschaltet bis zum Oberschlundganglion durch und sind bis auf eine Ausnahme (H-Typ) auf jeder Seite nur einmal vertreten. Unterschiede zwischen männlichem und weiblichem Geschlecht sind nicht festzustellen.

• 8. Vorwiegend im Meso- und Metathorakalganglion werden Antwortmuster gefunden, die sich keinem der oben beschriebenen Typen zuordnen lassen.

• 9. Die Bedeutung der ersten Synapsen in der Hörbahn von Locusta migratoria für eine Analyse und Verarbeitung akustischer Parameter wird erörtert (Abb. 12).