Mechanotransduction in spider slit sensilla

Andrew S. French and Päivi H. Torkkeli

Abstract: Mechanoreception is a vital constituent of several sensory modalities and a wide range of internal regulatory processes, but fundamental mechanisms for neural detection of mechanical stimuli have been difficult to characterize because of the morphological properties of most mechanoreceptors and the nature of the stimulus itself. An invertebrate preparation, the VS-3 lyriform slit sense organ of the spider, Cupiennius salei, has proved useful because it possesses large mechanosensory neurons, whose cell bodies are close to the sites of sensory transduction, and accessible to intracellular recording during mechanotransduction. This has made it possible to observe and experiment with all the major stages of mechanosensation. Here, we describe several important findings from this preparation, including the estimated number, conductance and ionic selectivity of the ion channels responsible for mechanotransduction, the major voltage-activated ion channels responsible for action potential encoding and control of the dynamic properties of the neurons, the location of action potential initiation following mechanical stimulation, and the efferent control of mechanoreception. While many details of mechanosensation remain to be discovered, the VS-3 system continues to offer important opportunities to advance our understanding of this crucial physiological process.

Key words: mechanosensation, noise analysis, sensory adaptation, encoding, dendritic conduction, efferent control, peripheral modulation.

Résumé : La mécanoréception est un élément vital de plusieurs modalités sensorielles et d'un large éventail de processus régulateurs internes; toutefois, les mécanismes fondamentaux de la détection neurale des stimuli mécaniques ont été difficiles à caractériser en raison des propriétés morphologiques de la plupart des mécanorécepteurs et de la nature même du stimulus. Une préparation d'invertébré, l'organe sensoriel lyriforme VS-3 de l'araignée Cupiennus salei, s'est révélée utile parce qu'elle possède de gros neurones mécanosensoriels dont les corps cellulaires sont situés à proximité des sites de transduction sensorielle et qui sont accessibles par les techniques d'enregistrement intracellulaire durant la mécanotransduction. Cette particularité a permis d'observer et d'examiner toutes les phases importantes de la mécanosensibilité. Ici, nous décrivons plusieurs données importantes obtenues avec cette préparation, y compris le nombre, la conductance et la sélectivité des canaux ioniques à l'origine de la mécanotransduction, les principaux canaux ioniques sensibles au voltage responsables du codage en potentiels d'action et de la régulation des propriétés dynamiques des neurones, le site du déclenchement du potentiel d'action après une stimulation mécanique ainsi que le contrôle efférent de la mécanoréception. Bien que de nombreux détails de la mécanosensibilité soient encore inconnus, le système VS-3 continue à offrir de grandes possibilités d'améliorer notre compréhension de ce processus physiologique crucial.

Mots clés : mécanosensibilité, analyse du bruit, adaptation sensorielle, codage, conduction dendritique, contrôle efférent, modulation périphérique.

[Traduit par la Rédaction]