Experimental investigation of mechano-electrical signal transduction in a simple auditory organ [in the hearing organ of bushcrickets]
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Hörorgane eröffnen uns die physikalische Welt der Schallwellen. Bedingt durch die Strukturen des jeweiligen Hörorgans ist z.B. die Frequenzbandbreite, die wahrgenommen werden kann, je nach Art sehr unterschiedlich. Wir haben untersucht wie verschiedene Ohren bei Insekten, vornehmlich Laubheuschrecken, jeweils an ihre verhaltensrelevanten Kommunikationsfrequenzen angepasst sind. So konnten wir eine geschlechtsspezifische auditorische Fovea in den Ohren der Männchen von Ancylecha fenestrata nachweisen und zeigen, wie in den Ohren von Mecopoda elongata die Schwingung der Tympana und Crista acustica mit den erzeugten Gesangsfrequenzen übereinstimmt. Zudem konnten wir nachweisen, dass Schallereignisse in Laubheuschreckenohren langsame Wellen auslösen, sogenannte Wanderwellen, welche in ihren Eigenschaften denen im Innenohr der Säugetiere gleichen. Diese Wellen sind tonotop verteilt und erzeugen durch eine Phasenverzögerung der Organbewegung genügend Kraft, um Transduktionskanäle zu öffnen. Ein Vergleich von mechanischen und neuronalen Abstimmkurven, gemessen an der gleichen Stelle des Hörorgans, der Crista acustica, offenbarte, dass sich mechano-sensitive Ionenkanäle nur öffnen, wenn dieser Phasenunterschied entlang der longitudinalen Organachse vorliegt. Eine einfache Auf-und-Ab-Bewegung (ohne Phasenunterschied) führt nicht zum Öffnen der Ionenkanäle. Dies zeigt, dass nicht alle Stimulus-induzierten Bewegungen in neuronale Reaktionen umgesetzt werden und dass intrinsische Faktoren innerhalb der Sinneszellen, wie die Position der mechano-sensitiven Ionenkanäle nahe der Kappe, bei der mechano-elektrischen Transduktion eine wichtige Rolle spielen. Unsere Untersuchungen haben die Wirkungsweise der Prozesse, welche zur Umwandlung von Schallsignalen in eine neuronale Antwort in den Sinneszellen des Ohres im lebenden Tier beschreiben, aufgeklärt.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- 2010. Acoustic-induced motion of the bushcricket (Mecopoda elongata, Tettigoniidae) tympanum. J Comp Physiol A 196: 939-945
Nowotny M, Hummel J, Weber M, Möckel D, Kössl M
(Siehe online unter https://doi.org/10.1007/s00359-010-0577-6) - 2011. Sound Transduction in the Auditory System of Bushcrickets. In: Mechanics of Hearing. Shera C. and Olson E. (Eds.). World Scientific, Singapore, New Jersey, London, Hong Kong, pp. 461-465
Nowotny M.; Weber M.; Palghat Udayashankar A.; Hummel J.; Kössl M.
- 2011. Sound-induced tympanal membrane motion in bushcrickets and its relation to the sensory output. J Exp Biol. 214: 3596-3604
Hummel J, Kössl M, Nowotny M
(Siehe online unter https://doi.org/10.1242/jeb.054445) - 2011. Tonotopically ordered traveling waves in the hearing organs of bushcrickets in-vivo. In: Mechanics of Hearing. Shera C. and Olson E. (Eds.). World Scientific, Singapore, New Jersey, London, Hong Kong, pp. 466-472
Palghat Udayashankar A.; Kössl M.; Nowotny M.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1063/1.3658132) - 2012. In-vivo measurements of tonotopically ordered traveling waves. PLoS One. 7(2): e31008
Palghat Udayashankar A, Kössl M, Nowotny M
(Siehe online unter https://doi.org/10.1371/journal.pone.0031008) - 2012. Temperature-dependence of DPOAEs in tympanal organs. J Exp Biol. 215:3309-3316
Möckel D, Lang J, Kössl M, Nowotny M
(Siehe online unter https://doi.org/10.1242/jeb.074377) - 2013. Mechanical tuning of the moth ear: distortion-product otoacoustic emissions and tympanal vibrations. J Exp Biol.216:3863-3872
Mora E C, Cobo-Cuan A, Macías F, Pérez M, Nowotny M, Kössl M
(Siehe online unter https://doi.org/10.1242/jeb.085902) - 2014. Mechanical basis of otoacoustic emissions in tympanal hearing organs. J Comp Physiol A. 200(7):681-691
Möckel D, Nowotny M, Kössl M
(Siehe online unter https://doi.org/10.1007/s00359-014-0914-2) - 2014. Neural processing in the bushcricket auditory pathway. In: Topics of Acoustic Communication in Insects. Hedwig B (Ed.) Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg. Volume 1, 2014, pp 143-166
Stumpner A., Nowotny M.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1007/978-3-642-40462-7_9) - 2014. Processing of simple and complex acoustic signals in a tonotopically organized ear. Proc Biol Sci. 281(1796): 20141872
Hummel J, Wolf K, Kössl M, Nowotny M
(Siehe online unter https://doi.org/10.1098/rspb.2014.1872) - 2014. Traveling wave energy is lateralized in the hearing organ of bushcrickets. Plos One 9(1): e86090
Palgath Udajashankar A, Kössl M, Nowotny M
(Siehe online unter https://doi.org/10.1371/journal.pone.0086090) - 2016. Auditory fovea in the ear of a duetting katydid shows male-specific adaptation to the female call. Curr Biol. 26(23):R1222-R1223
Scherberich J, Hummel J, Schöneich S, Nowotny M
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.cub.2016.10.035) - 2016. Gating of Acoustic Transducer Channels Is Shaped by Biomechanical Filter Processes. J Neurosci. 36(8):2377-2382
Hummel J, Schöneich S, Kössl M, Scherberich J, Hedwig B, Prinz S, Nowotny M
(Siehe online unter https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.3948-15.2016) - 2016. Mechanical and electrical tuning in a tonotopical organized ear. In: Mechanics of Hearing. Corey D.P. and Karavitaki K.D. (Eds.). World Scientific, Singapore, New Jersey, London, Hong Kong, AIP Conference Proceedings 1703, 100001
Hummel J, Schöneich S, Hedwig B, Nowotny M
(Siehe online unter https://doi.org/10.1063/1.4939429) - 2016. Mechanical investigations of sound-induced responses in a simple ear. In: Mechanics of Hearing. Corey D.P. and Karavitaki K.D. (Eds.). World Scientific, Singapore, New Jersey, London, Hong Kong. AIP Conference Proceedings 1703, 070008
Nowotny M., Hummel J., Kössl M., Palgath Udajashankar A
(Siehe online unter https://doi.org/10.1063/1.4939382) - 2017. Functional basis of the sexual dimorphism in the auditory fovea of the duetting bushcricket Ancylecha fenestrata. Proc Biol Sci. 284(1865)
Scherberich J, Hummel J, Schöneich S, Nowotny M
(Siehe online unter https://doi.org/10.1098/rspb.2017.1426) - 2017. Morphological basis for a tonotopic design of an insect ear. J Comp Neurol. 525(10):2443-2455
Hummel J, Kössl M, Nowotny M
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/cne.24218)
