Sex differences in olfaction – description of antennal-lobe neurons in male and female moths based on systematic neuronal labeling

Abstract

Dimorfismen til antennelobene i hann- og hun nattsvermeren har vært kjent i lang tid. Så langt har flertallet av studier på møllens luktesystem vært mer fokusert på hannen. Kunnskapen om hun nattsvermerens output-nevroner som forbinder det primære lukte senteret til høyere sentre, er stort sett ikke beskrevet. Ved massefarging av en populasjon av projeksjonsnevroner i begge kjønn, visualiserte vi de parallelle lukt prosessbanene i Helicoverpa armigera. For å illustrere de anatomiske detaljene til individuelle nevroner ble den intracellulære fargeteknikken utført. Denne pilot-nevronsamlingen hos hun nattsvermeren ble brukt til å utføre en sammenligning med de tilsvarende nevronene som tidligere har vært rapportert hos hanner. Resultatene avslørte at han og hun nattsvermere har de samme anatomiske strukturene i hoved antennelobe traktene (ALT) i massefargingeksperimentene. Det er bemerkelsesverdig at alle individuelle nevroner vi farget i denne studien, inkludert fire projeksjonsneuroner og ett sentrifugalt nevron, viste isomorfe mønstre. Videre foreslo våre data, i motsetning til andreordens feromon-nevroner hos hannen, som har forskjellige protocerebrale projeksjoner fra plantelukt-nevronene, delte outpu-neuronene som innerverer de hun-pesifikke antennelobe glomeruli utgangsområdene med de planteluktneuronene.

The dimorphism of antennal lobes in the male and female moths has been known for a long time. So far, the majority of studies on the moth olfactory system has been more focused on the male. The knowledge of the female output neurons connecting the primary olfactory center to higher centers are largely undescribed. By mass staining a population of projection neurons in both sexes, we visualized the olfactory parallel processing pathways in the Helicoverpa armigera. To illustrate the anatomical details of individual neurons, the intracellular staining technique was performed. This pilot neuron collection in female was used to proceed a comparison with the corresponding neurons previously reported in male. The results revealed that the male and female moth share the similar anatomical structures in the main antennal-lobe tracts (ALTs) in the mass staining experiments. It is noteworthy that the all individual neurons we stained in this study, including four projection neurons and one centrifugal neuron, showed isomorphic patterns. Moreover, our data suggested, unlike the second-order pheromone neurons in male having different protocerebral projections from the plant-odor neurons, the output neurons innervating the female-specific antennal lobe glomeruli shared the output regions with those plant-odor neurons.