昆虫聴覚ニューロンにおけるバースト活動の多感覚強化

捕食者を検出することは、生存に不可欠です。昆虫では、異なる受容臓器抽出物から感覚入力を受けているいくつかの感覚介在ニューロンが、動物に捕食者に近づき、回避行動を媒介することを知らせる特定の特徴を抽出します。捕食者に関連する複数の感覚キューを統合すると、感度と精度が向上しますが、捕食者検出器として機能する感覚介在ニューロンが、捕食者によって誘発される感覚入力の複数のモダリティを統合するかどうかは確立されていません。細胞内記録技術を使用して、コウモリの超音波のようなエコーロケーションコールに敏感なクリケット聴覚ニューロンAN2は、乳房の機械受容器であるcercal器官によって形質導入された気流刺激に反応することがわかりました。AN2は、音と気流を組み合わせたクロスモーダル刺激と、多感覚統合の合計の直線性に応じて、誘発された応答の大きさに依存していました。強化されたAN2アクティビティにはバーストが含まれており、回避行動を引き起こしました。さらに、クロスモーダル刺激は、音またはエアフローによってそれぞれ誘発されたEPSPのサブリン合計に起因する、単峰性刺激よりも大きく、長持ちする興奮性シナプス後電位（EPSP）を引き出しました。EPSPの持続性は、バースト活性の発生と構造と相関していました。我々の発見は、AN2がバイモーダルシグナルを統合し、単峰性刺激だけでなく多感覚統合がより確実に破裂活動を生成することを示しています。新品で注目すべきクリケットは、鼓膜と気流を使用して鼓膜と気流を使用して超音波を検出し、捕食者のアラート信号として処理します。これらの感覚信号は、感覚処理の初期段階で聴覚ニューロンAN2によって統合されます。さまざまな感覚チャネルからの多感覚入力は、燃えるようなシナプス後のポテンシャルを強化してバースト発火を促進し、飛行クリケットの回避操縦を引き起こす可能性があります。私たちの結果は、AN2における多感覚統合の細胞基盤と、脱出行動に対する可能な影響を強調しています。

Detecting predators is crucial for survival. In insects, a few sensory interneurons receiving sensory input from a distinct receptive organ extract specific features informing the animal about approaching predators and mediate avoidance behaviors. Although integration of multiple sensory cues relevant to the predator enhances sensitivity and precision, it has not been established whether the sensory interneurons that act as predator detectors integrate multiple modalities of sensory inputs elicited by predators. Using intracellular recording techniques, we found that the cricket auditory neuron AN2, which is sensitive to the ultrasound-like echolocation calls of bats, responds to airflow stimuli transduced by the cercal organ, a mechanoreceptor in the abdomen. AN2 enhanced spike outputs in response to cross-modal stimuli combining sound with airflow, and the linearity of the summation of multisensory integration depended on the magnitude of the evoked response. The enhanced AN2 activity contained bursts, triggering avoidance behavior. Moreover, cross-modal stimuli elicited larger and longer lasting excitatory postsynaptic potentials (EPSP) than unimodal stimuli, which would result from a sublinear summation of EPSPs evoked respectively by sound or airflow. The persistence of EPSPs was correlated with the occurrence and structure of burst activity. Our findings indicate that AN2 integrates bimodal signals and that multisensory integration rather than unimodal stimulation alone more reliably generates bursting activity. NEW & NOTEWORTHY Crickets detect ultrasound with their tympanum and airflow with their cercal organ and process them as alert signals of predators. These sensory signals are integrated by auditory neuron AN2 in the early stages of sensory processing. Multisensory inputs from different sensory channels enhanced excitatory postsynaptic potentials to facilitate burst firing, which could trigger avoidance steering in flying crickets. Our results highlight the cellular basis of multisensory integration in AN2 and possible effects on escape behavior.