इलेक्ट्रोफिजियोलॉजिकल रिकॉर्डिंग की शायद ही कभी इस्तेमाल की जाने वाली विधि, बेस रिकॉर्डिंग, स्वाद कोडिंग की विशेषताओं के विश्लेषण की अनुमति देती है जिन्हें पारंपरिक रिकॉर्डिंग विधियों द्वारा जांच नहीं की जा सकती है। बेस रिकॉर्डिंग हाइड्रोफोबिक उत्तेजनाओं के लिए स्वाद प्रतिक्रियाओं के विश्लेषण की भी अनुमति देती है जिनका अध्ययन पारंपरिक इलेक्ट्रोफिजियोलॉजिकल तरीकों का उपयोग करके नहीं किया जा सकता है।
कीड़े स्वाद बाल, या सेंसिला के माध्यम से बाहरी दुनिया का स्वाद लेते हैं, जिनके सुझावों पर छिद्र होते हैं। जब एक सेंसिलम एक संभावित खाद्य स्रोत के संपर्क में आता है, तो खाद्य स्रोत से यौगिक छिद्र के माध्यम से प्रवेश करते हैं और भीतर न्यूरॉन्स को सक्रिय करते हैं। 50 से अधिक वर्षों के लिए, इन प्रतिक्रियाओं को टिप रिकॉर्डिंग नामक तकनीक का उपयोग करके दर्ज किया गया है। हालांकि, इस पद्धति की प्रमुख सीमाएं हैं, जिसमें उत्तेजना संपर्क से पहले या बाद में तंत्रिका गतिविधि को मापने में असमर्थता और जलीय घोल में घुलनशील होने के लिए स्वाद की आवश्यकता शामिल है। हम यहां एक तकनीक का वर्णन करते हैं जिसे हम बेस रिकॉर्डिंग कहते हैं, जो इन सीमाओं को पार करती है। बेस रिकॉर्डिंग उत्तेजना से पहले, दौरान और बाद में स्वाद न्यूरॉन गतिविधि के माप की अनुमति देता है। इस प्रकार, यह स्वाद उत्तेजना के बाद होने वाली ऑफ प्रतिक्रियाओं के व्यापक विश्लेषण की अनुमति देता है। इसका उपयोग हाइड्रोफोबिक यौगिकों जैसे लंबी श्रृंखला वाले फेरोमोन का अध्ययन करने के लिए किया जा सकता है जिनकी पानी में बहुत कम घुलनशीलता होती है। सारांश में, बेस रिकॉर्डिंग न्यूरोनल गतिविधि को मापने के साधन के रूप में एकल-सेंसिलम इलेक्ट्रोफिजियोलॉजी के फायदे प्रदान करती है – उच्च स्थानिक और लौकिक संकल्प, आनुवंशिक उपकरणों की आवश्यकता के बिना – और पारंपरिक टिप रिकॉर्डिंग तकनीक की प्रमुख सीमाओं पर काबू पाती है।
ड्रोसोफिलिड मक्खियों सहित कीड़े, एक परिष्कृत स्वाद प्रणाली से संपन्न होते हैं जो उन्हें अपने परिवेश से जटिल रासायनिक जानकारी निकालने में सक्षम बनाता है। यह प्रणाली उन्हें विभिन्न पदार्थों की रासायनिक संरचना को समझने की अनुमति देती है, जो पौष्टिक हैं और जो हानिकारकहैं 1,2 के बीच अंतर करती है।
इस प्रणाली के मूल में विशेष संरचनाएं हैं जिन्हें स्वाद बाल या सेंसिला के रूप में जाना जाता है, जो रणनीतिक रूप से शरीर के विभिन्न अंगों पर स्थित हैं। ड्रोसोफिलिड मक्खियों में, ये सेंसिला लेबलम पर स्थित होते हैं, जो मक्खी के सिर 1,2,3,4 का प्रमुख स्वाद अंग है, साथ ही पैरों और पंखों 1,2,5,6 पर भी है। लेबल सूंड की नोक पर स्थित है और दो पालियों 4,7,8 शामिल हैं. प्रत्येक पालि 31 स्वाद सेंसिला के साथ कवर किया गया है जिसे छोटे, लंबे और मध्यवर्ती 4,7,8 के रूप में वर्गीकृत किया गया है। ये सेंसिला प्रत्येक घर 2-4 स्वाद न्यूरॉन्स 1,2,9,10. ये स्वाद न्यूरॉन्स कम से कम चार अलग-अलग जीन परिवारों के सदस्यों को व्यक्त करते हैं, अर्थात् गस्टेटरी रिसेप्टर (जीआर), आयनोट्रोपिक रिसेप्टर (आईआर), पिकपॉकेट (पीपीके), और क्षणिक रिसेप्टर क्षमता (टीआरपी) जीन 1,2,11,12,13. रिसेप्टर्स और चैनलों की यह विविधता कीड़ों को रासायनिक यौगिकों की एक विस्तृत श्रृंखला को पहचानने की क्षमता से लैस करती है, जिसमें गैर-वाष्पशील और अस्थिर संकेत 1,2,14 दोनों शामिल हैं।
50 से अधिक वर्षों के लिए, वैज्ञानिकों ने टिप रिकॉर्डिंग 3,4,6,8,13,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24 नामक तकनीक का उपयोग करके स्वाद न्यूरॉन्स और उनके रिसेप्टर्स की प्रतिक्रिया को निर्धारित किया है ,25,26,27,28,
29,30,31,32,33,34,35. हालाँकि, इस पद्धति की प्रमुख सीमाएँ हैं। सबसे पहले, तंत्रिका गतिविधि को केवल उत्तेजना के संपर्क के दौरान मापा जा सकता है, और संपर्क से पहले या बाद में नहीं। यह सीमा सहज स्पाइकिंग गतिविधि के माप को रोकती है और ऑफ प्रतिक्रियाओं के माप को रोकती है। दूसरा, केवल जलीय घोल में घुलनशील स्वाद का परीक्षण किया जा सकता है।
इन सीमाओं को शायद ही कभी इस्तेमाल की जाने वाली वैकल्पिक इलेक्ट्रोफिजियोलॉजिकल तकनीक द्वारा दूर किया जा सकता है जिसे “बेस रिकॉर्डिंग” कहा जाता है। यहां हम इस तकनीक का वर्णन करते हैं, जिसे हमने मैरियन-पोल औरसहयोगियों 24 द्वारा उपयोग की जाने वाली विधि से अनुकूलित किया है, और महत्वपूर्ण स्वाद कोडिंग सुविधाओं को दिखाते हैं जो अब आसानी से14 को माप सकते हैं।
कुछ प्रकार के सेंसिला से रिकॉर्डिंग में, विभिन्न न्यूरॉन्स के स्पाइक्स को अलग करना चुनौतीपूर्ण हो सकता है। उदाहरण के लिए, एस और आई सेंसिला के चीनी न्यूरॉन्स और मेकेनोसेंसरी न्यूरॉन्स समान आयामों के स?…
The authors have nothing to disclose.
हम समर्थन के लिए ज़िना बर्मन, पांडुलिपि पर टिप्पणियों के लिए लिसा बेक और चर्चा के लिए कार्लसन प्रयोगशाला के अन्य सदस्यों को धन्यवाद देते हैं। इस काम को एनआईएच अनुदान K01 DC020145 एचकेएमडी का समर्थन किया गया था; और NIH R01 DC02174, R01 DC04729, और R01 DC011697 को J.R.C को अनुदान देता है।
Microscope | Olympus | BX51WI | equipped with a 50X objective (LMPLFLN 50X, Olympus) and 10X eyepieces. |
Antivibration Table | TMC | 63-7590E | |
motorized Micromanipulators | Harvard Apparatus and Märzhäuser Micromanipulators | Micromanipulator PM 10 Piezo Micromanipulator | |
manual Micromanipulators | Märzhäuser Micromanipulators | MM33 Micromanipulator | |
Magnetic stands | ENCO | Model #625-0930 | |
Reference and recording Electrode Holder | Ockenfels Syntech GmbH | ||
Stimulus glass capillary Holder | Ockenfels Syntech GmbH | ||
Universal Single Ended Probe | Ockenfels Syntech GmbH | ||
4-CHANNEL USB ACQUISITION CONTROLLER , IDAC-4 | Ockenfels Syntech GmbH | ||
Stimulus Controllers | Ockenfels Syntech GmbH | Stimulus Controller CS 55 | |
Personal Computer | Dell | Vostro | Check for compatibility with digital acquisition system and software |
Tungsten Rod | A-M Systems | Cat#716000 | |
Aluminum Foil and/or Faraday Cage | Electromagnetic noise shielding | ||
Borosilicate Glass Capillaries | World Precision Instruments | 1B100F-4 | |
Pipette Puller | Sutter Instrument Company | Model P-97 Flaming/Brown Micropipette Puller | |
Stereomicroscope | Olympus | VMZ 1x-4x | For fly preparation |
p200 Pipette Tips | Generic | ||
Microloader tips | Eppendorf | E5242956003 | |
1 ml Syringe | Generic | ||
Crocodile clips | |||
Power Transformers | STACO ENERGY PRODUCTS | STACO 3PN221B | Assembled from P1000 pipette tips, flexible plastic tubing, and mesh |
Modeling Clay | Generic | ||
Forceps | Generic | ||
Plastic Tubing | Saint Gobain | Tygon S3™ E-3603 | |
Standard culture vials | Archon Scientific | Narrow 1-oz polystyrene vails, each with 10 mL of glucose medium, preloaded with cellulose acetate plugs | |
Berberine chloride (BER) | Sigma-Aldrich | Cat# Y0001149 | |
Denatonium benzoate (DEN) | Sigma-Aldrich | Cat# D5765 | |
N,N-Diethyl-m- toluamide (DEET) | Sigma-Aldrich | Cat# 36542 |