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Die zentrale Verteilung der Fühlerafferenz bei Arbeiterinnen der Honigbiene, Apis mellifera L.

The spatial distribution of sensory antennal fibres in the central nervous system of worker bees

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Zeitschrift für Zellforschung und Mikroskopische Anatomie Aims and scope Submit manuscript

Summary

In worker bees a varying number of antennal segments or whole antennae were removed. After postoperative survival times ranging from one to nine days the course and the spatial distribution of the degenerating sensory antennal fibres in the CNS were investigated; the amount of thick efferent antennal fibres was evaluated.

  1. 1)

    The major part of the glomeruli of the antennal lobe is organized into neuropile balls surrounded by fibre caps; sensory antennal fibres enter the caps primarily from outside to end there.

  2. 2)

    A worm like region consisting of fine nerve ramifications in the central neuropile of the antennal lobe next to the Tractus olfactorio-globularis medialis receives also sensory fibres from the antenna (possibly the pedicel).

  3. 3)

    Although the greater part of all sensory antennal nerve fibres terminates in the antennal lobe, a considerable part passes by to the dorsal lobe.

  4. 4)

    The dorsal lobe contains smaller glomeruli than the antennal lobe, where also sensory antennal fibres terminate; moreover sensory antennal fibres are found throughout the whole dorsal lobe.

  5. 5)

    A bundle of thicker sensory antennal fibres passes through the dorsal lobe to the protocerebrum to terminate next to giant fibres from the ocelli.

  6. 6)

    Another bundle of thicker sensory antennal fibres passes through the dorsal lobe to the subesophageal ganglion; together with thinner sensory antennal fibres it builds up a “tube” of afferent antennal fibres around the tegumentary nerve.

  7. 7)

    Sensory antennal fibres only in the subesophageal ganglion cross to the contralateral side; essentially their distribution is restricted to the ipsilateral side of the central nervous system.

  8. 8)

    There exist about 20 motor axons supplying the antennal muscles; they are the most laterally situated nerve fibres in the neuropile of the dorsal lobe; generally 6 efferent fibres together with the afferent antennal fibres constitute the mixed sensory-motor antennal nerve.

  9. 9)

    In the dorsal lobe sensory antennal nerve fibres end on antennal motor fibres; very probably in this region direct synaptic contacts between sensory and motor fibres without intermediate interneurons occur, thus permitting monosynaptic reflexes.

  10. 10)

    The nerve from Janet's antennal chordotonal organ goes directly to the dorsal lobe, where it bifurcates, one twig passing to the proto-cerebrum, the other to the subesophageal ganglion.

Zusammenfassung

Bei Bienen wurden verschieden große Abschnitte eines Fühlers oder ein ganzer Fühler in Narkose abgetrennt. Nach Überlebenszeiten von einem bis zu neun Tagen wurden der Verlauf und die räumliche Verteilung der degenerierenden, sensorischen Antennenfasern im Zentralnervensystem untersucht und der Anteil der dickfaserigen Efferenz bestimmt. Folgende Befunde wurden erhoben:

  1. 1)

    Die Mehrheit der Glomeruli des Lobus antennalis ist in Knäuel und Hauben gegliedert; sensorische Antennenfasern ziehen hauptsächlich von außen zu den Glomerulihauben und endigen dort.

  2. 2)

    Ein Wulst aus feinen Faseraufzweigungen im Lobus antennalis im Bereich des Tractus olfactorioglobularis medialis wird ebenfalls von der Antenne (vom Pedicellus?) sensorisch versorgt.

  3. 3)

    Der größere Teil aller sensorischen Antennenfasern endigt zwar im Lobus antennalis, der Rest zieht jedoch weiter zum Lobus dorsalis.

  4. 4)

    Im Lobus dorsalis befinden sich Kleinglomeruli, in denen sensorische Antennenfasern endigen; daneben durchsetzt Antennenafferenz fast den gesamten Lobus dorsalis.

  5. 5)

    Ein Bündel dickerer, sensorischer Antennenfasern zieht durch den Lobus dorsalis weiter zum Protocerebrum und endigt im Bereich von Ocellar-Riesenfasern.

  6. 6)

    Ein weiteres Bündel aus dickeren, sensorischen Antennenfasern zieht durch den Lobus dorsalis in das Unterschlundganglion; zusammen mit dünneren, sensorischen Antennenfasern wird ein Schlauch aus Antennenafferenz um den Integumentnerven herum gebildet.

  7. 7)

    Sensorische Antennenfasern ziehen nur im Unterschlundganglion auf die kontralaterale Seite, im wesentlichen verteilt sich die Antennenafferenz jedoch ipsilateral.

  8. 8)

    Die aus ungefähr 20 Motoaxonen bestehende, dickfaserige Efferenz für die Antennenmuskeln verläßt die Neuropilemkalotte des Lobus dorsalis ganz lateral; meist 6 efferente Fasern ziehen im sensorisch-motorisch gemischten Antennennerven in die Antenne.

  9. 9)

    Im Lobus dorsalis umspinnen sensorische Antennenfasern ganz eng motorische Antennenfasern; sehr wahrscheinlich existieren an diesen Kontaktstellen Synapsen zwischen der Antennenafferenz und der Antennenefferenz ohne zwischengeschaltete Neurone.

  10. 10)

    Der Nerv vom Janetschen Chordotonalorgan an der Antennenbasis zieht direkt zum Lobus dorsalis und gabelt sich dort, der eine Zweig zieht in das Protocerebrum, der andere in das Unterschlundganglion.

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Literatur

  • Bierbrodt, E.: Der Larvenkopf von Panorpa communis L. und seine Verwandlung mit besonderer Berücksichtigung des Gehirns und der Augen. Zool. Jb. Abt. Anat. u. Ontog. 68, 49–136 (1942).

    Google Scholar 

  • Boeckh, J., Sandri, C., Akert, K.: Sensorische Eingänge und synaptische Verbindungen im Zentralnervensystem von Insekten. Experimentelle Degeneration in der antennalen Sinnesbahn von Fliegen und Schaben. Z. Zellforsch. 103, 429–446 (1970).

    Google Scholar 

  • Bressac, C., Bitsch, J.: Observations sur la structure du système nerveux céphalique (cerveau, masse sousoesophagienne et complexe rétro-cérébral) de la fourmi Aphaenogaster senilis (Mayr, 1853) (Hymenoptera Myrmicinae). Insectes sociaux 16, 135–148 (1969).

    Google Scholar 

  • Bullock, T. H., Horridge, G. A.: Structure and function in the nervous systems of invertebrates. San Francisco: Freeman & Co. 1965.

    Google Scholar 

  • Cajal, S. R.: Observaciones sobre la estructura de los ocelos y vias nerviosas ocelares de algunos insectos. Trab. Lab. Invest. biol. 16, 109–139 (1918).

    Google Scholar 

  • Cohen, M. J., Jacklet, J. W.: Neurons of insects: RNA changes during injury and regeneration. Science 148, 1237–1239 (1965).

    Google Scholar 

  • Dostal, B.: Riechfähigkeit und Zahl der Riechsinneselemente bei der Honigbiene. Z. vergl. Physiol. 41, 179–203 (1958).

    Google Scholar 

  • Drescher, W.: Regenerationsversuche am Gehirn von Periplaneta americana unter Berücksichtigung von Verhaltensänderung und Neurosekretion. Z. Morph. Ökol. Tiere 48, 576–649 (1960).

    Google Scholar 

  • Ehnbom, K.: Studies on the central and sympathetic nervous system and some sense organs in the head of neuropteroid insects. Opusc. entomologica, Suppl. 8, 1–162 (1948).

  • Farley, R. D., Milburn, N. S.: Structure and function of the giant fibre system in the cock-roach, Periplaneta americana. J. Insect Physiol. 15, 457–476 (1969).

    Google Scholar 

  • Fielden, A.: The localization of function in the root of an insect segmental nerve. J. exp. Biol. 40, 553–561 (1963).

    Google Scholar 

  • Fink, R. P., Heimer, L.: Two methods for selective silver impregnation of degenerating axons and their synaptic endings in the central nervous system. Brain Res. 4, 369–374 (1967).

    Google Scholar 

  • Frisch, K. v.: Über den Sitz des Geruchsinnes bei Insekten. Zool. Jb. Abt. Allg. Zool. u. Physiol. 38. 449–516 (1921).

    Google Scholar 

  • Gacek, R. R.: The course and central termination of first order neurons supplying vestibular endorgans in the cat. Acta oto-laryng. (Stockh.), Suppl. 254, 1–66 (1969)

  • Gewecke, M.: Der Bewegungsapparat der Antennen von Calliphora erythrocephala. Z. Morph. Ökol. Tiere 59, 95–133 (1967).

    Google Scholar 

  • Goll, W.: Strukturuntersuchungen am Gehirn von Formica. Z. Morph. Ökol. Tiere 59, 143–210 (1967).

    Google Scholar 

  • Guillery, R. W., Shirra, B., Webster, K. E.: Differential impregnation of degenerating nerve fibers in paraffin-embedded material. Stain Technol. 36, 9–13 (1961).

    Google Scholar 

  • Guthrie, D. M.: The anatomy of the nervous system in the genus Gerris (Hemiptera-Heteroptera). Phil. Trans. B244, 65–102 (1961).

    Google Scholar 

  • Hecker, H.: Das Zentralnervensystem des Kopfes und seine postembryonale Entwicklung bei Bellicositermes bellicosus (Smeath.) (Isoptera). Acta trop. (Basel) 23, 297–352 (1966).

    Google Scholar 

  • Heran, H.: (Unpublished data, 1962) zitiert bei Schneider, D.: Insect antennae. Ann. Rev. Entomol. 9, 103–122 (1964).

    Google Scholar 

  • Hess, A.: The fine structure of degenerating nerve fibers, their sheaths, and their termination in the central nerve cord of the cockroach (Periplaneta americana). J. biophys. biochem. Cytol. 7, 339–344 (1960).

    Google Scholar 

  • Janet, C.: Sur l'existence d'un organe chordotonal et d'une vésicule pulsatile antennaires chez l'Abeille et sur la morphologie de la tête de cette espèce. C. R. Acad. Sci. (Paris) 152, 110–113 (1911).

    Google Scholar 

  • Jawłowski, H.: Studies on the insects brain. Ann. UMCS, C, Lublin, 3, 1–30 (1948).

    Google Scholar 

  • Jawłowski, H.: Nerve tracts in bee (Apis mellifica) running from the sight and antennal organs to the brain. Ann. UMCS, D, Lublin, 12, 307–323 (1957).

    Google Scholar 

  • Jawłowski, H.: On the brain structure of the Ichneumonidae. Bull. Acad. pol. Sci., Sér. sci. Biol. 7, 123–125 (1959).

    Google Scholar 

  • Jonescu, C. N.: Vergleichende Untersuchungen über das Gehirn der Honigbiene. Jena. Z. Med. Naturw. 45, 111–180 (1909).

    Google Scholar 

  • Kenyon, F. C.: The brain of the bee. A preliminary contribution to the morphology of the nervous system of the Arthropoda. J. Comp. Neur. 6, 133–210 (1896).

    Google Scholar 

  • Kosareva, A. A.: Projection of optic fibers to visual centers in a turtle (Emys orbicularis). J. comp. Neurol. 130, 263–276 (1967).

    Google Scholar 

  • Lamparter, H. E., Akert, K., Sandri, C.: Wallersche Degeneration im Zentralnervensystem der Ameise. Elektronenmikroskopische Untersuchungen am Prothorakalganglion von Formica lugubris ZETT. Schweiz. Arch. Neurol. Neurochir. Psychiat. 100, 337–354 (1967).

    Google Scholar 

  • Lamparter, H. E., Akert, K., Sandri, C.: Localization of primary sensory afferents in the prothoracic ganglion of the wood ant (Formica lugubris ZETT.): A combined light and electron microscopic study of secondary degeneration. J. comp. Neurol. 137, 367–376 (1969).

    Google Scholar 

  • Lund, R. D.: Centrifugal fibers to the retina of Octopus vulgaris. Exp. Neurol. 15, 100–112 (1966).

    Google Scholar 

  • Lund, R. D., Collett, T. S.: A survey of reduced silver techniques for demonstrating neuronal degeneration in insects. J. exp. Zool. 167, 391–410 (1968).

    Google Scholar 

  • Markl, H.: Borstenfelder an den Gelenken als Schweresinnesorgane bei Ameisen und anderen Hymenopteren. Z. vergl. Physiol. 45, 475–569 (1962).

    Google Scholar 

  • Martin, H.: Leistungen des topochemischen Sinnes bei der Honigbiene. Z. vergl. Physiol. 50, 254–292 (1965).

    Google Scholar 

  • Masson, C.: Étude anatomique et fonctionelle d'une nouvelle structure réceptrice en rapport avec l'antenne chez les Fourmis. C. R. Acad. Sci. (Paris) 271, 346–349 (1970).

    Google Scholar 

  • Milburn, N. S., Bentley, D. R.: On the dendritic topology and activation of cockroach giant interneurons. J. Insect Physiol. 17, 607–623 (1971).

    Google Scholar 

  • Mimiura, K. Tateda, H., Morita, H., Kuwabara, M.: Convergence of antennal and ocellar nputs in, the insect brain. Z. vergl. Physiol. 68, 301–310 (1970).

    Google Scholar 

  • Morison, G.: Muscles of the adult honey bee. Quart. J. micr. Sci. 71, 395–463 (1927).

    Google Scholar 

  • Nordlander, R. H., Edwards, J. S.: Morphology of the larval and adult brains of the monarch butterfly, Danaus plexippus plexippus L.. J. Morph. 126, 67–94 (1968).

    Google Scholar 

  • Parsons, M. C.: The nervous system of Gelastocoris oculatus (Fabricius) (Hemiptera-Heteroptera). Bull. Mus. Comp. Zool. 123, 131–199 (1960).

    Google Scholar 

  • Pflugfelder, O.: Vergleichend-anatomische, experimentelle und embryologische Untersuchungen über das Nervensystem und die Sinnesorgane der Rhynchoten. Zoologica 34, 1–102 (1936/37).

    Google Scholar 

  • Romeis, B.: Mikroskopische Technik, 16. Aufl. München-Wien; R. Oldenbourg 1968.

    Google Scholar 

  • Rowell, C. H. F.: A general method for silvering invertebrate central nervous systems. Quart. J. micr. Sci. 104, 81–87 (1963).

    Google Scholar 

  • Sanchez, D.: Sur le centre antenno-moteur ou antennaire postérieur de l'Abeille. Trav. Lab. Rech. biol. 31, 245–269 (1936/1937).

    Google Scholar 

  • Sanchez, D.: Contribution à la connaissance des centres nerveux des Insectes. Nouveaux apports sur la structure du cerveau des Abeilles (Apis mellifica). Trab. Inst. Cajal 33, 165–236 (1941).

    Google Scholar 

  • Satija, R. C.: A histological study of the brain and thoracic nerve cord of Apis mellifera with special reference to the descending nervous pathways. Res. Bull. Panjab Univ. 139, 49–65 (1958).

    Google Scholar 

  • Sereni, E., Young, J. Z.: Nervous degeneration and regeneration in Cephalopods. Pubbl. Staz. zool. Napoli 12, 173–208 (1932).

    Google Scholar 

  • Titschak, E.: Der Fühlernerv der Bettwanze Cimex lectularius L. und sein zentrales Endgebiet. Gleichzeitig ein Beitrag zur Kenntnis der Wirkung der Fühleramputation. Zool. Jb. Abt. Allg. Zool. u. Physiol. 45, 437–462 (1928).

    Google Scholar 

  • Tyrer, N. M.: Innervation of the abdominal intersegmental muscles in the grasshopper. I. Axon counts using unconventional techniques for the electron microscope. J. exp. Biol. 55, 305–314 (1971).

    Google Scholar 

  • Vater, G.: Vergleichende Untersuchungen über die Morphologie des Nervensystems der Dipteren. Z. wiss. Zool. 167, 137–196 (1962).

    Google Scholar 

  • Viallanes, H.: Le cerveau de la Guêpe (Vespa crabro et Vespa vulgaris). Ann. Sci. nat. Zool. 2, 1–100 (1887a).

    Google Scholar 

  • Viallanes, H.: Études histologiques et organologiques sur les centres nerveux et les organes des sens des animaux articulés. Cinquième mémoire. I. Le cerveau du Criquet (Oedipoda coerulescens et Caloptenus italicus). II. Comparaison du cerveau des Crustacés et des Insectes. III. Le cerveau et la morphologie du squelette céphalique. Ann. Sci. nat. Zool. 4, 1–120 (1887b).

    Google Scholar 

  • Vowles, D. M.: The structure and connexions of the Corpora pedunculata in bees and ants. Quart. J. micr. Sci. 96, 239–255 (1955).

    Google Scholar 

  • Waller, A. V.: Nouvelle méthode pour l'étude du système nerveux applicable à l'investigation de la distribution anatomique des cordons nerveux. C. R. Acad. Sci. (Paris) 33, 606–611 (1851).

    Google Scholar 

  • Wenk, P.: Anatomie des Kopfes von Wilhelmia equina L. ♀ (Simuliidae syn. Melusinidae, Diptera). Zool. Jb. Abt. Anat. u. Ontog. 80, 81–134 (1962).

    Google Scholar 

  • Wiersma, C. A. G.: The organization of the arthropod central nervous system. Amer. Zoologist 2, 67–78 (1962).

    Google Scholar 

  • Wiesmann, R.: Untersuchungen über die Bedeutung der Sinnesorgane am Rüssel der Stubenfliege, Musca domestica L. Mitt. schweiz. entomol. Ges. 36, 249–274 (1964).

    Google Scholar 

  • Winter, P.: Vergleichende qualitative und quantitative Untersuchungen an der Hörbahn von Vögeln. Z. Morph. Ökol. Tiere 52, 365–400 (1963).

    Google Scholar 

  • Witthöft, W.: Absolute Anzahl und Verteilung der Zellen im Hirn der Honigbiene. Z. Morph. Tiere 61, 160–184 (1967).

    Google Scholar 

  • Young, J. Z.: The retina of cephalopods and its degeneration after optic nerve section. The optic lobes of Octopus vulgaris. Phil. Trans. B 245, 1–58 (1962).

    Google Scholar 

  • Zawarzin, A.: Zur Morphologie der Nervenzentren. Das Bauchmark der Insekten. Ein Beitrag zur vergleichenden Histologie (Histologische Studien über Insekten VI). Z. wiss. Zool. 122, 323–424 (1924).

    Google Scholar 

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Authors and Affiliations

  1. Max-Planck-Institut für Verhaltensphysiologie, Seewiesen

    Alexander Pareto

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  1. Alexander Pareto
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Dissertation der Naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität München. — Herrn Prof. Dr. D. Schneider danke ich für die Überlassung des Themas, für den Arbeitsplatz und für das Interesse am Verlauf der Arbeit, ihm und Herrn Dr. R. A. Steinbrecht für Diskussionen, Miss M. Studier und Frau U. Heinecke für wertvolle Vorarbeiten und Ratschläge.

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Pareto, A. Die zentrale Verteilung der Fühlerafferenz bei Arbeiterinnen der Honigbiene, Apis mellifera L.. Z.Zellforsch 131, 109–140 (1972). https://doi.org/10.1007/BF00307204

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