Bananflue,<em> Drosophila melanogaster</em>, Strekker sine snabel for fôring, svarer til en sukker stimulans fra sine snabel eller Tarsus. Jeg har kombinert observasjoner av snabel forlengelse respons (PER) med en kalsium avbildningsteknikk, slik at vi kan overvåke aktiviteten til nerveceller i hjernen, samtidig med behavioral observasjon.
Å studere nevrale nettverk i form av deres funksjon i atferd, må vi analysere hvordan nervecellene fungerer når hver atferdsmønster blir generert. Dermed samtidige opptak av neuronal aktivitet og adferd er viktig å relatere hjerneaktiviteten til oppførsel. For slike atferdsproblemer analyser, tillater bananflue, Drosophila melanogaster, oss til å innlemme genetisk kodede kalsium indikatorer som GCaMP 1, for å overvåke neuronal aktivitet, og å bruke avanserte genetiske manipulasjoner for optogenetic eller thermogenetic teknikker for å spesifikt aktiver identifisert nerveceller 2-5. Bruk av thermogenetic teknikk har ført oss til å finne kritiske nevroner for mating oppførsel (Flood et al., Under revisjon). Som en viktig del av fôring atferd, strekker en Drosophila voksen sine snabel for fôring 6 (proboscis forlengelse respons; PER), svarer til en søt stimulans fra sansecellene på sine snabel eller tarsi. Combining protokollen for PER 7 med en kalsium avbildningsteknikk 8 bruker GCaMP3.0 1, 9, har jeg etablert en eksperimentell system, hvor vi kan overvåke aktiviteten til nerveceller i fôring sentrum – den suboesophageal ganglion (SOG), samtidig med atferdsmessige observasjon av snabel. Jeg har designet et apparat ("Fly hjerne Levende Imaging og Elektrofysiologi Stage": "Fluer") for å imøtekomme et Drosophila voksen, slik at dets snabel til å fritt bevege mens hjernen er utsatt til badet for Ca 2 + bildebehandling gjennom en nedsenking i vann linse . Fluene er også egnet for mange typer levende eksperimenter på flue hjerner som elektrofysiologisk opptak eller tidsforløp avbildning av synaptiske morfologi. Fordi resultatene fra levende imaging kan være direkte korrelert med samtidig PER atferd, kan denne metoden gi en utmerket eksperimentelt system for å studere informasjonen behandlingen av nevrale nettverk, og hvordan dette cellular aktivitet er koblet til plast prosesser og minne.
Fluene tillater samtidig opptak av Ca 2 +-signaler og PER atferd. Selv med hjernen utsettes for saltvann normal PER atferd ble observert. Bruke Gampi-Washi veke istedenfor en Kimwipe veken brukt i den opprinnelige kapillær method7 muliggjør en meget reproduserbar og stabil PER atferd og unngår behovet for å bli dyktige i å lage og velge en god Kimwipe veke. De eksperimentelle tipsene nevnt ovenfor tillot oss å kunne unngå forstyrrelser av bevegelse av snabel, som fører til en meget stabil opptak av Ca 2 +-signaler med lavt støynivå. Noen ganger var vevet fjerning ikke er tilstrekkelig til å utsette celler eller undertrykke bevegelse tilstrekkelig, noe som fører til dårlige resultater. Men når vi var dyktig, produsert mer enn 80% av preparater gode resultater. Metoden er ikke bare for Ca 2 + bildebehandling, men kan også tilpasses enhver levende lydbilde samtidig observere PER oppførsel. For eksempel kan vi få tilgang til en celle gjennombruk av en elektrode til direkte registrere aktivitet. Kombinert med to-foton eksitasjon mikroskopi, er vi i stand til å utføre tidsforløp avbildning av synaptisk struktur, som kan være relatert til atferdsendringer. Derfor er denne metoden for avbildning av hjernen med atferdsmessige observasjoner ikke bare verdifullt for den funksjonelle disseksjon av nevrale nettverk, men kan brukes som et kraftig verktøy for å korrelere synaptisk plastisitet 14 til mekanismene bak hukommelse.
The authors have nothing to disclose.
Jeg takker L Watanabe, M Gorczyca og andre medlemmer av Yoshihara lab for nyttige kommentarer og diskusjon. Jeg takker K. Scott og L. Looger for flue aksjer, S Yokoyama for å demonstrere eksperimenter, Shinya Iguchi for teknisk hjelp, og Nobuko Yoshihara for vesentlige opplysninger. Dette arbeidet ble støttet av National Institute of Mental Health Grants MH85958, og Worcester Foundation for å MY
Name of Equipment/Reagent | Company | Catalogue number | Comments |
Tetric EvoFlow | Ivoclar vivadent | M04115 | Light-curing glue |
BX51WI Microscope | Olympus | BX51WI | With 40X (N.A. 0.8) water immersion objective lens |
Spinning disk confocal microscope system | Improvision in PerkinElmer | With 491 nm laser | |
Stereomicroscope | Nikon | SMZ-800 | Attached to a swing arm. Stereo view is still available with video recording |
Gampi-Washi paper | Haibara, Japan | A special kind of traditional Japanese paper | |
CCD camera | Imaging Source | DFK41AU02 | 1/2″ 1080 × 960 pixels SONY CCD |
Joystick manipulator | Narishige | MN-151 | |
Injector | Narishige | IM-5B |