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Spectral response of moving detecting and “Sustaining” fibres in the optic lobe of the bee

Summary

The spectral sensitivity of motion detecting fibres was measured. Single units were recorded extracellularly in the contralateral optic lobe between the lobula and the protocerebrum. The λmax occurred at 513 nm, a low secondary maximum at 346 nm. The zero detection method with alternating stripes of different colours and balanced intensities showed that this type of motion detecting fibre responds only to one colour. It is concluded from the spectral sensitivity that only the green receptors are connected to the motion detecting unit. A “sustaining” fibre found in the same region of the optic lobe had a spectral sensitivity with λmax 534 nm, a shoulder at 462 nm, and a secondary maximum in the uv region (346–372 nm). It is supposed that all 3 types of colour receptors are connected to this sustaining fibre. The relevance of these findings to colour cooling in the bee's brain is discussed.

Zusammenfassung

Von einzelnen Neuronen im kontralateralen optischen Lobus der Bienenarbeiterin (zwischen Lobula und Protocerebrum) wurden extrazellulär Aktionspotentiale abgeleitet. Die bewegungsempfindlichen Fasern wurden mit einem bewegten Streifenmuster gereizt, das aus mit Spektralfarben beleuchteten Stegen und schwarzem Hintergrund bestand. Die spektrale Empfindlichkeit zeigt bei 513 nm ein Maximum und ein zweites niedrigeres Maximum bei 346 nm. Mit alternierenden Streifen aus 2 verschiedenen Spektralfarben konnte nachgewiesen werden, daß diese Bewegungsfasern nur auf Intensitätskontrast, nicht aber auf Farbkontrast reagieren. Daraus und aus der spektralen Empfindlichkeit wird geschlossen, daß nur die Grünrezeptoren mit den Bewegungsfasern verschaltet sind.

Im gleichen Gebiet des optischen Lobus wurde ein Fasertyp gefunden, der bei stationärer Beleuchtung mit anhaltender Aktivität antwortet (“sustaining unit”). Das Maximum der spektralen Empfindlichkeit liegt bei 534 nm, eine Schulter bei 462 nm und ein zweites niedrigeres Maximum im UV (346–372 nm). Es wird vermutet, daß alle 3 Farbrezeptoren im Bienenauge mit diesem Fasertyp verbunden sind. — Die Bedeutung dieser Ergebnisse für die Aufklärung der Verschaltung der Farbrezeptoren wird diskutiert.

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References

  1. Autrum, H. J.: Colour vision in animals and man. Naturwissenschaften55, 10–18 (1968).

  2. Autrum, H. J., Kolb, G.: Spektrale Empfindlichkeit einzelner Sehzellen der Aeschniden. Z. vergl. Physiol.60, 450–477 (1968).

  3. Autrum, H. J., Zwehl, V. v.: Spektrale Empfindlichkeit einzelner Sehzellen des Bienenauges. Z. vergl. Physiol.48, 357–384 (1964).

  4. Bishop, L. G.: The spectral sensitivity of motion detector units recorded in the optic lobe of the honey bee. Z. vergl. Physiol.70, 374–381 (1970).

  5. Boschek, C. B.: On the structure and synaptic organisation of the first optic ganglion in the fly. Z. Naturforsch.25b, 5 (1970).

  6. Bruckmoser, P.: Die spektrale Empfindlichkeit einzelner Sehzellen des RückenschwimmersNotonecta glauca. Z. vergl. Physiol.59, 187–204 (1968).

  7. Buddenbrook, W. v., Friedrich, H.: Neue Beobachtungen über die kompensatorischen Augenbewegungen und den Farbensinn der Taschenkrabbe (Carcinus maenas). Z. vergl. Physiol.19, 747–761 (1933).

  8. Daumer, K.: Reizmetrische Untersuchungen des Farbensehens der Biene. Z. vergl. Physiol.38, 418–478 (1956).

  9. Eguchi, E.: Fine structure and spectral sensitivities of retinula cells in the dorsal sector of the compound eye in the dragonfly. Z. vergl. Physiol.71, 201–218 (1971).

  10. Frisch, K. v.: Der Farbensinn und Formensinn der Bienen. Zool. Jb. Abt. allg. Zool. u. Physiol.35, 1–182 (1915).

  11. Gribakin, F. G.: Cellular basis of colour vision in the honey bee. Nature (Lond.)223, 639–641 (1969).

  12. Gribakm, F. G.: The distribution of the long wave photoreceptors in the compound eye of the honey bee as revealed by selective osmic staining. Vision Res.12, 1225–1230 (1972).

  13. Hassenstein, B., Reichardt, W.: Systemtheoretische Analyse der Zeit-, Reihenfolgen- und Vorzeichenauswertung bei der Bewegungsperzeption des RüsselkäfersChlorophanus. Z. Naturforsch,11b, 523–524 (1956).

  14. Kaiser, W.: Zur Frage des Unterscheidungsvermögens für Spektralfarben: Eine Untersuchung der Optomotorik der königlichen Glanzfliege,Phormia regina. Z. vergl. Physiol.61, 71–102 (1968).

  15. Kaiser, W.: A preliminary report on the analysis of the optomotor system of the honey bee: single unit recording during stimulation with spectral light. In: Processing of information in the visual system of arthropods (ed. R. Wehner). Berlin-Heidelberg-New York: Springer 1972.

  16. Kaiser, W., Bishop, L. G.: Directionally selective motion detecting units in the optic lobe of the honey bee. Z. vergl. Physiol.67, 403–413 (1970).

  17. Langer, M., Thorell, R.: Microspectrophotometry of single rhabdomeres in the insect eye. Exp. Cell Res.41, 673–677 (1966).

  18. Liske, E., Kaiser, W.: A preliminary report on the analysis of the optomotor system of the honey bee: behavioural studies with spectral lights. In: Processing of information in the visual system of arthropods (ed. R. Wehner). Berlin-Heidelberg-New York: Springer 1972.

  19. Menzel, R.: Untersuchungen zum Erlernen von Spektralfarben durch die HonigbieneApis mellifica. Z. vergl. Physiol.56, 22–62 (1967).

  20. Menzel, R.: Über den Farbensinn vonParavespula germanica F. (Hymenoptera): ERG and selektive Adaptation. Z. vergl. Physiol.75, 86–104 (1971).

  21. Strausfeld, N. J.: The organisation of the insect visual system (light microscopy). I. Projections and arrangements of neurons in the lamina ganglionaris of Diptera. Z. Zellforsch.121, 377–441 (1971).

  22. Swihart, S. L.: Colour vision and the physiology of the superposition eye of a butterfly (Hesperiidae). J. Insect Physiol.15, 1347–1365 (1969).

  23. Swihart, S. L.: The neural basis of colour vision in the butterfly,Papilio troilus. J. Insect Physiol.16, 1623–1636 (1970).

  24. Thorson, J.: Small-signal analysis of a visual reflex in the locust. II. Frequency dependence. Kybernetik3, 53–66 (1966).

  25. Varela, F. G.: Fine structure of the visual system of the honey bee (Apis mellifera). II. The lamina. J. Ultrastruct. Res.31, 178–194 (1970).

  26. Zettler, F., Järvilehto, M.: Lateral inhibition in an insect eye. Z. vergl. Physiol.76, 233–244 (1972).

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I am grateful to Professor G. A. Horridge, J. Kien, S. Laughlin and Dr. D. C. Sandeman for reading the manuscript and for their criticisms and suggestions. I thank Dr. L. G. Bishop for his remarks on the manuscript. I would like to thank the Deutsche Forschungsgemeinschaft for its support of this work.

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Menzel, R. Spectral response of moving detecting and “Sustaining” fibres in the optic lobe of the bee. J. Comp. Physiol. 82, 135–150 (1973). https://doi.org/10.1007/BF00696149

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Keywords

  • Colour
  • Detection Method
  • Single Unit
  • Spectral Response
  • Spectral Sensitivity