Multisensory integration by polymodal sensory neurons dictates larval settlement in a brainless cnidarian larva
Multisensory integration by polymodal sensory neurons dictates larval settlement in a brainless cnidarian larva
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多模式感觉神经元的多感觉整合决定了无脑刺胞动物幼虫的幼虫定居
DOI：
10.1111/mec.16968
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发表时间：
2023
影响因子：
4.9
通讯作者：
Plachetzki, David
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Birch, Sydney;Plachetzki, David
多感觉整合（MSI）结合来自一个以上的感觉模态的信息，以引起不同于单一感觉行为的行为。MSI是最好的理解在动物复杂的大脑和专门的中心解析不同模式的感官信息，但分散幼虫的固着海洋无脊椎动物利用多模态环境感官刺激的基础上不可逆的解决决定，大多数缺乏复杂的大脑。在这里，我们研究了在放线菌幼虫的hydrozoanEctopleura crocea（刺胞动物），它拥有一个弥漫的神经网络的解决的感觉决定因素。一项析因沉降研究显示，光、化学和机械感觉线索各自以复杂和分层的方式影响沉降反应，这取决于线索的特定组合，这是MSI的一个指标。此外，感觉基因的表达在发展中达到高峰，与发展能力解决，这在放线菌，需要刺胞放电。转录组分析还强调了刺胞动物和双侧机械、化学和感光通路之间的几个深层同源性联系。候选转录本的荧光原位杂交研究表明，在构成放线菌神经系统的少数细胞类型中，感觉功能存在细胞分区，其中表达推定的化学和光敏性的普遍存在的多模态感觉神经元与机械感受性刺突细胞相互作用。我们提出了一个简单的多感官处理电路，涉及多模态化学/感光神经元和mechanoreceptive nidocytes，这是足以解释MSI在actinulae结算。我们的研究表明，MSI并不局限于复杂的大脑，但可能早于它们的进化。
Multisensory integration (MSI) combines information from more than one sensory modality to elicit behaviours distinct from unisensory behaviours. MSI is best understood in animals with complex brains and specialized centres for parsing different modes of sensory information, but dispersive larvae of sessile marine invertebrates utilize multimodal environmental sensory stimuli to base irreversible settlement decisions on, and most lack complex brains. Here, we examined the sensory determinants of settlement in actinula larvae of the hydrozoanEctopleura crocea(Cnidaria), which possess a diffuse nerve net. A factorial settlement study revealed that photo‐, chemo‐ and mechanosensory cues each influenced the settlement response in a complex and hierarchical manner that was dependent on specific combinations of cues, an indication of MSI. Additionally, sensory gene expression over development peaked with developmental competence to settle, which in actinulae, requires cnidocyte discharge. Transcriptome analyses also highlighted several deep homological links between cnidarian and bilaterian mechano‐, chemo‐, and photosensory pathways. Fluorescent in situ hybridization studies of candidate transcripts suggested cellular partitioning of sensory function among the few cell types that comprise the actinula nervous system, where ubiquitous polymodal sensory neurons expressing putative chemo‐ and photosensitivity interface with mechanoreceptive cnidocytes. We propose a simple multisensory processing circuit, involving polymodal chemo/photosensory neurons and mechanoreceptive cnidocytes, that is sufficient to explain MSI in actinulae settlement. Our study demonstrates that MSI is not exclusive to complex brains, but likely predated and contextualized their evolution.
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