ИСТИНА

Большинство животных использует акустическую сигнализацию для регуляции внутри и межпопуляционных взаимоотношений. Степень изученности сенсорных систем, обеспечивающих восприятие звука и вибраций в разных таксонах, существенно различается. Настоящий проект направлен на восполнение пробелов в знаниях о структуре слуховых и виброчувствительных органов, механизмах кодирования и обработки информации в периферических отделах механорецепторной сенсорной системы прямокрылых насекомых – отряда с высокоразвитой акустической коммуникацией. В качестве объекта выбраны ножные механорецепторы, реагирующие на звук и вибрации у модельного вида (Tettigonia cantans). В комплекс механорецепторных органов конечностей прямокрылых и представителей близких отрядов входят кампаниформные сенсиллы, бедренный, тарзальный, подколенный и тимпанальный органы. Последний подразделяется на промежуточный орган и слуховой гребень. Предварительные данные авторов свидетельствуют о комбинированной чувствительности сенсилл слухового органа кузнечиков к звукам и вибрациям. Функции отдельных сенсилл ножных органов кузнечиков в восприятии вибраций неизвестны или изучены недостаточно. Предполагается на одном объекте исследовать физиологическую специализацию одиночных идентифицированных виброрецепторов. Данные такого рода в мировой литературе в настоящее время отсутствуют. В результате будут получены новые сведения о работе идентифицированных виброчувствительных рецепторов, выявлена их роль при восприятии биологически значимых сигналов. Это будет способствовать пониманию принципов кодирования информации в сенсорных системах, механизмов распознавания биологически значимых сигналов, локализации их источника, тенденций в эволюции слуховой и виброчувствительной систем прямокрылообразных (Orthopteroidea) и других насекомых.

Most animals use acoustic signaling for regulation intra and inter-population relationships. The degree of study of sensory systems that provide for the perception of sound and vibrations in different taxa varies considerably. This project is aimed at filling gaps in knowledge about the structure of auditory and vibration-sensitive organs, mechanisms for coding and processing information in the peripheral parts of the mechanoreceptor sensory system of orthopteran insects - the order with highly developed acoustic communication. The leg mechanoreceptors that respond to sound and vibration in the model species (Tettigonia cantans) are selected as the object. The complex of mechanoreceptor organs of the limbs of orthopterans and representatives of related orders includes campaniform sensilla, femoral, tarsal, subgenual and tympanic organs. The latter is divided into an intermediate organ and crista acustica. Preliminary data of the authors show the combined sensitivity of the sensilla of the auditory organ of katydids to sounds and vibrations. The functions of the individual sensilla of the leg organs of katydids in the perception of vibrations are unknown or insufficiently studied. It is supposed to investigate at one object the physiological specialization of single identified vibratory receptors. Such data are not available in the world scientific literature at present. As a result, new information on the activity of the identified vibration-sensitive receptors will be obtained, their role in the perception of biologically significant signals is revealed. This will contribute to understanding the principles of encoding information in sensory systems, mechanisms for recognizing biologically significant signals, localizing their source, and trends in the evolution of auditory and vibration-sensitive systems of Orthopteroidea and other insects.

Получение данных о частотной настройке и амплитудных характеристиках при стимуляции звуком и вибрациями одиночных рецепторов промежуточного органа и слухового гребня. Новые данные о чувствительности к звуку и вибрациям (частотной настройке и амплитудных характеристиках) одиночных рецепторов слухового гребня из проксимального, медиального и дистального отделов. Выявление значения строения шапочковых клеток сенсилл промежуточного органа и слухового гребня для их физиологических характеристик. Проверка гипотезы о тонотопической организации тимпанального органа в отношении вибрационных стимулов; определение параметров вибрационного стимула, вызывающих максимальные ответы сенсилл; выявление роли рецепторов тимпанального органа при вибрациях биотического и абиотического происхождения и, в частности, сопровождающих активность конспецифических особей во время акустического поведения.

Работы, проводящиеся коллективом авторов, носят комплексный характер и направлены на решение как фундаментальных физиологических проблем, так и общебиологических задач: выяснения механизмов распознавания биологически значимых сигналов и локализации их источника и др. При этом применяются этологические, морфологические и электрофизиологические методы исследования, позволяющие реализовывать поставленные задачи на уровнях от клеточного до организменного. Основными экспериментальными объектами в разное время были чешуекрылые, двукрылые, прямокрылые. Полученные коллективом авторов многолетние данные носят приоритетный характер: так, впервые была описана ультраструктура хордотональной сенсиллы слухового органа кузнечика, изучены функции слуховых органов бабочек-огневок, исследованы ультраструктура и функции джонстоновых органов двукрылых, открыты тонотопическая организация слуховых органов кузнечиков и подавление активности рецепторов их тимпанального органа, аналогичное латеральному торможению; исследованы направленность слуховых органов прямокрылых, обеспечивающая успешную локализацию источника звука; выявлен факт бимодальности слуховые рецепторы кузнечиков, т.е. их способности реагировать как на звуковые колебания, так и на вибрации. Большой цикл работ коллектива посвящен другим аспектам акустической коммуникации насекомых (звуковой сигнализации, ориентации и распознаванию акустических сигналов, работе центральных отделов слуховой системы.

Полученные данные позволят проверить выдвинутые авторами гипотезы, провести сравнительный анализ разного уровня и сделать необходимые обобщения и рекомендации. В частности, ожидается, что будут получены новые данные о механизмах кодирования информации о стимуле на клеточном уровне в периферических отделах механорецепторных сенсорных систем; сведения об анализе информации о вибрационных и звуковых стимулах в периферических отделах соответствующих сенсорных систем позволят выявить механизмы формирования важных поведенческих актов, таких, в частности, как реакция избегания [опасности] и запуск комплекса брачного поведения. Результаты планируемых работ заполнят существенные лакуны в исследовании ножных механорецепторов насекомых: регистрация биопотенциалов от идентифицированных одиночных рецепторов выявит их принадлежность к определенным органам, функциональную специализацию в основном виброчувствительном органе насекомых – подколенном. Данные о функциях комплекса механорецепторов конечностей у кузнечиков даст необходимый, до сих пор отсутствовавший, материал, для сравнения с ранее накопленными сведениями о гомологичных органах насекомых других семейств прямокрылых и других отрядов, в результате чего можно будет сделать заключения об адаптивности морфофункциональной организации, роли в запуске поведенческих актов, сценариях эволюционного развития механорецепторных органов конечностей насекомых. Данные о морфо-функциональной организации слуховых и виброчувствительных органов могут быть полезны при создании миниатюрных ультрачувствительных датчиков ускорения и смещения.