Bananfluga,<em> Drosophila melanogaster</em> Sträcker sig dess snabel för matning, som svar på ett socker stimulans från sina snabel eller hasled. Jag har kombinerat observationer av snabel förlängningen svaret (PER) med en kalcium-bildteknik, tillåter oss att övervaka aktiviteten hos nervceller i hjärnan, samtidigt med beteendevetenskaplig observation.
Att studera neuronala nätverk i termer av deras funktion i beteende, måste vi analysera hur nervceller fungerar när varje beteendemönster genereras. Således samtidiga inspelningar av neuronal aktivitet och beteende är avgörande för att korrelera hjärnans aktivitet beteende. För sådana beteendemässiga analyser ger bananfluga, Drosophila melanogaster, oss för att införliva genetiskt kodade kalcium indikatorer såsom GCaMP 1, för att övervaka neuronal aktivitet och att använda avancerade genetiska manipulationer för optogenetic eller thermogenetic tekniker för att specifikt aktivera identifierade nervceller 2-5. Användning av en thermogenetic teknik har lett oss att hitta kritiska neuroner för utfodring beteende (Flood et al., Under revidering). Som en viktig del av ätbeteende, sträcker sig en Drosophila vuxen sina snabel för matning 6 (snabel förlängning svar; PER) som svar på en söt stimulans från sensoriska celler på sina snabel eller tarsi. Combining protokollet för PER 7 med en kalcium-bildteknik 8 med GCaMP3.0 1, 9, har jag etablerat ett experimentellt system där vi kan övervaka aktiviteten av nervceller vid utfodring Center – suboesophageal ganglion (SOG), samtidigt med beteendeobservationer av SNABEL. Jag har designat en apparat ("Fly hjärnan Live Imaging och elektrofysiologi Stage": "flyger") för att rymma en Drosophila vuxen, så att dess snabel att röra sig fritt medan dess hjärna utsätts för badet för Ca 2 + avbildning genom en nedsänkning i vatten objektiv . Flugorna är också lämplig för många typer av levande experiment på fly hjärnor som elektrofysiologiska inspelning eller tidsförlopp avbildning av synaptisk morfologi. Eftersom resultaten från Live avbildning kan direkt korrelerad med den samtidiga PER beteende, kan denna metod en utmärkt experimentellt system för att ta del av information behandling av neuronala nätverk och hur detta cellular aktivitet är kopplad till plast processer och minne.
Flugorna tillåter samtidig inspelning av Ca 2 +-signaler och Per beteende. Även med hjärnan utsätts för saltlösning normalt PER beteende observerades. Använda Gampi-Washi veke istället för en Kimwipe veke som används i den ursprungliga kapillär method7 underlättar en mycket reproducerbar och stabil PER beteende och undviker behovet att bli skicklig i att göra och välja en bra Kimwipe veke. De experimentella tips ovan tillät oss att framgångsrikt undvika störningar genom rörelse av snabel, vilket leder till en mycket stabil inspelning av Ca 2 +-signaler med låg ljudnivå. Ibland var borttagande av vävnad inte tillräcklig för att exponera cellerna eller undertrycka rörelsen tillräckligt, vilket leder till dåliga resultat. Men när vi var skickliga, producerade mer än 80% av förberedelser goda resultat. Denna metod är inte bara för Ca 2 + avbildning, men kan också anpassas till varje levande avbildning medan du observerar PER beteende. Till exempel kan vi komma någon cell genomanvändning av en elektrod direkt registrera aktivitet. Kombineras med tvåfotonexcitering mikroskopi, är vi i stånd att utföra avbildning tidsförloppet av synaptisk struktur, som kan vara relaterad till förändringar av beteendet. Därför är denna metod för avbildning av hjärnan med beteendeobservationer inte bara värdefulla för den funktionella dissektion av det neuronala nätverket, men kan användas som ett kraftfullt verktyg för att korrelera synaptisk plasticitet 14 till mekanismerna bakom minnet.
The authors have nothing to disclose.
Jag tackar L Watanabe, M Gorczyca och andra medlemmar av Yoshihara labbet för värdefulla kommentarer och diskussion. Jag tackar K. Scott och L. Looger för Fly bestånd, S Yokoyama för att visa experiment Shinya Iguchi för teknisk hjälp och Nobuko Yoshihara för väsentlig information. Detta arbete stöddes av National Institute of Mental Health Grants MH85958 och Worcester Foundation för 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 |