Кіріспе
Кампаниформ сенсиллалар - жәндіктерде кездесетін механорецепторлар класы. Олар жануардың қабықшасындағы жергілікті кернеу мен деформацияға жауап береді. Кампаниформ сенсиллалар проприоцепторлар ретінде жұмыс істейді, бұлшықет жиырылуына қарсылық ретінде механикалық жүктемені анықтайды, бұл сүтқоректілердің Голги tendon органдарына ұқсас. Кампаниформ сенсиллалардан келетін сенсорлық кері байланыс дене күйін және қозғалысын реттеуге қатысады.
Campaniform sensilla are a class of mechanoreceptors found in insects, which respond to local stress and strain within the animal's cuticle. Campaniform sensilla function as proprioceptors that detect mechanical load as resistance to muscle contraction, similar to mammalian Golgi tendon organs. Sensory feedback from campaniform sensilla is integrated in the control of posture and locomotion.
Құрылымы
Әрбір кампаниформды сенсилум иілгіш күмбезден тұрады, ол қабықшаның ішіндегі губка тәрізді ойысқа еніп, бір біполярлы сезім нейронының дендриттерімен иннервацияланады (схемалық қиманы қараңыз). Кампаниформды сенсиллалар көбінесе сопақ пішіндес болып келеді, олардың ұзын осі шамамен 5-10 мкм-ге жетеді (СЕМ суретін қараңыз). Кампаниформды сенсиллалар көптеген жәндіктердің дене бетіне таралады. Мысалы, Drosophila melanogaster жеміс шыбынында 680-нен астам сенсилла бар. Кампаниформды сенсиллалар кернеу жоғары болуы мүмкін аймақтарда орналасқан, оларға аяқтар, антенналар, қанаттар және галтерлер жатады. Сенсиллалар жеке-жеке кездесуі мүмкін, бірақ ұқсас бағытталған сенсиллалар көбінесе топтасқан болады.
Аяқтағы Campaniform sensilla
Аяқтарда, жағасы бар сенсиллалар тобы коксадан басқа барлық сегменттердегі буындарға жақын орналасқан (аяқ сызбасын қараңыз), олардың көпшілігі проксимальді трохантерде орналасқан. Аяқтағы сенсиллалардың саны мен орналасуы бір түрдің жеке өкілдері арасында аз өзгереді. Дрозофила сияқты диптераларда, капанформалы сенсиллалардың ең жоғары тығыздығы өзгертілген артқы қанаттардың, гальтерлердің (гальтер сызбасын қараңыз) табанында кездеседі. Бұл сенсорлық нейронның дендриттік ұшын қысып, оның механотрансдукция арналарын ашады (TRP отбасынан), бұл әрекет потенциалдарының пайда болуына әкеледі, олар омыртқалылардың омыртқа миына ұқсас, құрсақ жүйке бағанасына жіберіледі. Кампаниформ сенсилланың белсенділігін алғаш рет 1930 жылдардың соңында Джон Уильям Саттон Прингл тіркеген. Прингл сондай-ақ көптеген сенсиллалардың сопақ пішіні оларды бағытталған түрде сезімтал етеді – олар қысқа осі бойынша қысылғанда жақсы жауап береді. Осылайша, тіпті жақын орналасқан сенсиллалар да қабықшадағы бағытына байланысты жүктемеге өте әртүрлі сезімталдық танытуы мүмкін. Мысалы, таяқшалы жәндіктердің аяқтарының трохантерінің дорсальды жағында екі топ капанформалы сенсилла орналасқан, олардың қысқа осьтері бір-біріне перпендикуляр бағытталған немесе егер қақпақ қоршаған жағамен асимметриялық байланысқа түссе, бағытталған сезімталдық көрсетеді. Кампаниформ сенсилланың белсенділігі баяу бейімделуі (тоникалық) мүмкін, қабықша деформациясының мөлшерін көрсетеді және/немесе жылдам бейімделуі (фазалық) мүмкін, қабықша деформациясының жылдамдығын көрсетеді. Ақ шу стимулдарына жауаптарына сүйене отырып, капанформалы сенсилланы бір-біріне жуық екі ерекшелік ретінде де сипаттауға болады. Бұл сенсилланың нейрондық жауап қасиеттері жақсы анықталған және функционалдық маманданудың негізінен сенсилла қабықшаға қалай орналасқандығынан туындайтынын көрсетеді. Сонымен қатар, белсенділік тұрақты жүктемелерге бейімделеді және циклдық жүктемеге жауап ретінде гистерезис (тарихи тәуелділік) көрсетеді. және түрлі интернейрондарға, олардың сигналдарын басқа проприоцепторлардың сигналдарымен біріктіреді. Осылайша, капанформалы сенсилланың белсенділігі бұлшықет жиырылуларының мөлшері мен уақытына әсер етуі мүмкін. Бұл аяқтар арасындағы координацияға да ықпал етеді, дәл сияқты сүтқоректілердің Голджи tendon мүшелерінен түсетін сенсорлық кері байланысқа ұқсас. Аяқ капанформалы сенсиллаларынан түсетін кері байланыс тепкілеу мен секіруді бақылау үшін де маңызды.
In Diptera such as Drosophila, the highest density of campaniform sensilla is found at the base of the modified hind wings, the halteres (see haltere schematic). This squeezes the dendritic tip of the sensory neuron and opens its mechanotransduction channels (from the TRP family), which leads to the generation of action potentials that are transmitted to the ventral nerve cord, the insect analogue to the vertebrate spinal cord. The activity of campaniform sensilla was first recorded by John William Sutton Pringle in the late 1930s. Pringle also determined that the oval shape of many sensilla makes them directionally selective – they respond best to compression along their short axis. Thus, even neighboring sensilla may have very different sensitivities to strain depending on their orientation in the cuticle. For example, stick insects possess two groups of campaniform sensilla on the dorsal side of their legs' trochanter whose short axes are oriented perpendicularly to one another or show directional sensitivity if the cap is asymmetrically coupled with the surrounding collar. The activity of campaniform sensilla may be slowly adapting (tonic), signaling the magnitude of cuticular deformation, and/or rapidly adapting (phasic), signaling the rate of cuticular deformation. Based on their responses to white noise stimuli, campaniform sensilla may also be described more generally as signaling two features that approximate the derivative of each other. This suggests that the neural response properties of the sensilla are rather generic, and that functional specialization arises primarily from how the sensilla are embedded in the cuticle. In addition, activity adapts to constant loads and shows hysteresis (history dependence) in response to cyclic loading. and to various interneurons, which integrate their signals with signals from other proprioceptors. In this way, campaniform sensilla activity can affect the magnitude and timing of muscle contractions. and to contribute to inter leg coordination, much like sensory feedback from mammalian Golgi tendon organs. Feedback from leg campaniform sensilla is also important for the control of kicking and jumping.
Қанат пен салғыштың қызметі
Қанаттар мен шанақтардағы Кампаниформ сенсиллалары ұшу кезінде осы құрылымдар алға-артқа қозғалғанда белсендіріледі, ал белсендіру фазасы сенсилланың орналасуына байланысты. Қанаттағы шам тәрізді сенсиллалар қанаттың аэродинамикалық және инерциялық күштерін кодтайды, ал шанақтың негізіндегі сенсиллалар ұшу кезінде дененің айналуынан туындаған Кориолис күштерін кодтайды деп саналады, бұл құрылымға гироскоп ретінде жұмыс істеуге мүмкіндік береді. Қанат және шанақтың шам тәрізді сенсиллаларынан түсетін кері байланыс ұшу кезінде тепе-теңдікті сақтау үшін компенсаторлық рефлекстерді ортаға білуге көмектеседі деп есептеледі.
Есептеу модельдері
Кампаниформды сенсилланың қызметін жақсырақ түсіну үшін, олардың жауап беру қасиеттерін имитациялайтын есептеу модельдері симуляциялар мен робототехникада қолдану үшін жасалып жатыр. Робот аяқтарында бұл модельдер нақты уақытта "кампаниформды сенсилла стиліндегі" жасалған кернеу сенсорларынан келетін сигналдарды сүзе алады.