यह लेख तिलचट्टा उदर तंत्रिका कॉर्ड विच्छेदन और cercal तंत्रिका और संयोजियों से कोशिकी रिकॉर्डिंग का वर्णन करता है. पैदा प्रतिक्रियाएँ cercal तंत्रिका या cerci के प्रत्यक्ष यांत्रिक उत्तेजना की बिजली की उत्तेजना द्वारा उत्पन्न कर रहे हैं.
तिलचट्टा उदर तंत्रिका कॉर्ड तैयारी neuroethology प्रयोगों, तंत्रिका नेटवर्क मॉडलिंग, और कीटनाशकों का मनोवैज्ञानिक प्रभाव के परीक्षण के लिए एक विनयशील प्रणाली है. यह लेख एक कीट तंत्रिका तंत्र पर्यावरण perturbations क्या प्रतिक्रिया परख करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है कि तिलचट्टा संवेदी तौर तरीकों के दायरे का वर्णन करता है. यहाँ जोर Periplaneta अमेरिकाना में विशाल फाइबर संचरण को cerci द्वारा मध्यस्थता भागने व्यवहार पर है. इस सीटू तैयारी में neuronal गतिविधि की प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य रिकॉर्डिंग उत्पन्न करने के लिए केवल मध्यम विदारक कौशल और electrophysiological विशेषज्ञता की आवश्यकता है. पेप्टाइड्स या अन्य रासायनिक अभिकर्मकों तो शारीरिक खारा के साथ समाधान में तंत्रिका तंत्र को सीधे आवेदन कर सकते हैं. कीटनाशक भी विच्छेदन के लिए पहले प्रशासित किया जा सकता है और बच सर्किट केंद्रीय तंत्रिका तंत्र के उत्तेजनीय राज्य के लिए एक प्रॉक्सी के रूप में काम कर सकते हैं. इस संदर्भ में यहाँ बताया assays भी अनुसंधान के लिए उपयोगी होगाअंग उत्थान और तंत्रिका तंत्र के विकास के विकास में रुचि esearchers जिसके लिए पी. अमेरिकी एक स्थापित मॉडल जीव है.
वहाँ 4000 से अधिक तिलचट्टा प्रजातियां हैं लेकिन केवल लगभग 30 घरेलू कीट हैं. शायद सबसे मान्यता प्राप्त अफ्रीका में शुरु हुआ जो misnamed अमेरिकन तिलचट्टा Periplaneta अमेरिकाना है, और अब लगभग ग्रह पर हर जगह पाया जाता है. उष्णकटिबंधीय में अपनी तेजी से चलने की गति 1 और गोलमाल व्यवहार, के अलावा पी. अमेरिकी उड़ान 2,3 करने में सक्षम है.
तिलचट्टा केंद्रीय तंत्रिका तंत्र (सीएनएस) की प्रमुख विशेषताओं पर नियंत्रण के अपने खंडों प्रकृति और विकेन्द्रीकरण 4,5 प्रक्रियाओं हैं. मस्तिष्क, वक्ष और उदर गैन्ग्लिया उदर तंत्रिका कॉर्ड (VNC) के रूप में बनती interganglionic संयोजियों द्वारा एक साथ शामिल हो गए हैं.
प्रत्येक खंड में गैन्ग्लिया केन्द्रों को एकीकृत कर रहे हैं. वे सिर्फ उन्हें नीचे रक्त मस्तिष्क पारगम्यता बाधा के लिए जिम्मेदार कोशिकाओं से युक्त एक बाहरी, cortical क्षेत्र, और न्यूरॉन्स origi की somata से बना रहे हैंकि नाड़ीग्रन्थि में nating. ये somata interneurons, modulatory न्यूरॉन्स, या मोटर न्यूरॉन्स की हो सकती है. वे मूल (स्थानीय interneuron) की नाड़ीग्रन्थि के भीतर रहते हैं कि axons, या सीएनएस (interganglionic interneurons) की ganglia या कि परिधीय मांसपेशियों की कोशिकाओं (मोटर न्यूरॉन्स) पर समाप्त बीच परियोजना axons कि आपूर्ति. अधिकांश somata ganglionic प्रांतस्था 5 में पेट के बल या ventrolaterally तैनात हैं. बनती, interganglionic संयोजियों ही axons और कोई neuronal सेल निकायों होते हैं.
एक नाड़ीग्रन्थि की neuropil glial कोशिकाओं (neuroglia), अक्षतंतु इलाकों, axons की बंडलों, और न्यूरॉन्स के डेन्ड्राइट (neurites) शामिल हैं. neuropil neuronal सेल निकायों से रहित है. यह तंत्रिका कोशिकाओं और आदानों के एकीकरण के बीच प्रत्यक्ष synaptic संचार होते हैं जहां नाड़ीग्रन्थि भीतर क्षेत्र है.
अमेरिकन तिलचट्टा पी. की क्षमता (पैर, हान का पता लगाने और अचानक एक निकट शिकारी के लिए प्रतिक्रिया करने के लिए अमेरिकीडी, आदि.) cerci और विशालकाय फाइबर प्रणाली 6,7 के होते हैं कि एक पलटा सर्किट को जिम्मेदार ठहराया गया है. cerci पेट के अंत (चित्रा 1) पर स्थित सींग की तरह, हवा संवेदनशील संरचनाओं की एक जोड़ी रहे हैं. पी. में अमेरिकी प्रत्येक cercus के उदर की सतह के बारे में 200 filiform (धागा) 14 स्तंभों में व्यवस्थित होते हैं कि बाल होते हैं. इन स्तंभों में से नौ लगातार जुड़े रिसेप्टर सेल और अक्षतंतु की प्रतिक्रिया गुणों के अनुसार विभिन्न जानवरों में पहचाना जा सकता है. प्रत्येक बाल यह स्तंभ विशिष्ट है कि एक विमान में सबसे आसानी से मोड़ करने के लिए अनुमति देता है एक सॉकेट में है. अपने विमान के साथ एक दिशा में बालों के आंदोलन रिसेप्टर सेल में एक विध्रुवण और संवेदी न्यूरॉन में कार्रवाई क्षमता का एक फट (ए पी एस) को प्रेरित करता है. विपरीत दिशा में आंदोलन चल रही किसी सहज ए पी एस 8 रोकता. प्रतिक्रिया की विक्षेपन और दिशात्मकता के वरीय विमान प्रत्येक स्तंभ में अलग है. इस प्रकार, filiforएम बाल रिसेप्टर परिसरों हवा की आवाजाही का पता लगाने के लिए, लेकिन यह भी ए पी एस, हवा वर्तमान उत्पन्न जिसमें से दिशा के रूप में, 'कोडिंग' के लिए न केवल जिम्मेदार हैं. सीएनएस से इस जानकारी के प्रसंस्करण के लिए एक 'उचित' भागने प्रतिक्रिया 6,7 में यह परिणाम है. संवेदी बाल का यह कार्यात्मक, खानेदार विशिष्टता जानवर से जानवर को संरक्षित है.
प्रत्येक filiform बाल का रिसेप्टर सेल रिसेप्टर सेल के अक्षतंतु 9 ए पी एस के एक फट या निषेध में जिसके परिणामस्वरूप एक तंत्रिका घटना (में बाल के यांत्रिक विक्षेपन transducing के लिए जिम्मेदार है. APs cercal के माध्यम से टर्मिनल पेट नाड़ीग्रन्थि (A6) की यात्रा वे उदर तंत्रिका कॉर्ड (VNC) का विशाल axons साथ synapse जहां तंत्रिका इलेवन,. विशाल axons एक भागने व्यवहार 6,10,11 में यह परिणाम है कि मोटर न्यूरॉन्स के प्रसारण और बाद में उत्तेजना के लिए जिम्मेदार माना जाता है.
व्यवहार विलंबता ओपी. के भागने प्रतिक्रिया च अमेरिकी किसी भी जानवर 7 की कम से कम से एक है. व्यवहार विलंबता एक mechanoreceptor में एक प्रोत्साहन के आगमन और एक भागने प्रतिक्रिया की दीक्षा के बीच का समय है. एक हमला मेंढक से प्रयास किया भागने रिकॉर्ड करने के लिए उच्च गति छायांकन का उपयोग कर प्रयोगों में, तिलचट्टा आंदोलन 7,12 तिलचट्टा को जीभ विस्तार की शुरुआत से लगभग 40 मिसे (समय में दूर मेंढक से अपनी बारी शुरू करने के लिए मनाया गया. नियंत्रित हवा कश का प्रयोग , व्यवहार विलंबता 11 मिसे को कम किया जा सकता है. अन्य प्रयोगों जबकि भी कम वेग (3 मिमी / (मिसे 600 मिमी / 2 की तेजी के साथ) / मिसे 12 मिमी की एक न्यूनतम हवा कश वेग, एक भागने प्रतिक्रिया पैदा कर सकते हैं कि पता चला सेकंड) धीरे – धीरे 12 बढ़ रोकने के लिए तिलचट्टे चलने का कारण बना.
आम तौर पर विशाल फाइबर सिस्टम और भागने व्यवहार के बीच मौजूद है कि मजबूत संबंध अच्छी तरह से 13,14 प्रलेखित किया गया है. इंस्ट मेंएक विशेष सेल आवश्यक है और एक विशेष व्यवहार आह्वान करने के लिए पर्याप्त है, जहां ances सेल एक आदेश न्यूरॉन 15,16 के रूप में जाना जाता है. पी. की हवा बच सर्किट में विशालकाय interneurons (जीआईएस) अमेरिकी पलटा के लिए आवश्यक नहीं कर रहे हैं. प्रयोगात्मक जीआईएस ablated है कि पशु अभी भी बच व्यवहार इसलिए इन जीआईएस आदेश न्यूरॉन्स 17,18 नहीं माना जाता दिखा रहे हैं. ज्ञानेन्द्रिय सर्किट को विजय – स्तम्भ हैं कि ग्रीवा संयोजियों विच्छेद भी मस्तिष्क से इनपुट उतरते बच 19 की दिशा पर एक प्रभाव है कि यह दर्शाता है, व्यवहार को प्रभावित करती है. ठीक नियंत्रण और अतिरेक के इन पहलुओं जीव के अस्तित्व के लिए सर्वोपरि हैं और biogenic amines 20 के माध्यम से neurochemical मॉडुलन द्वारा पूरित कर रहे हैं.
पी. अमेरिकी तंत्रिका कॉर्ड तैयारी रोडर <की अग्रणी काम की शुरुआत के साथ पिछले कई दशकों में neuroethologists के लिए एक खूबसूरत मॉडल प्रणाली की गई है> 21 समर्थन. यह उनकी इनपुट 22,23,24 को विशाल interneurons द्वारा प्राथमिक संवेदी गतिविधि और परिणामी प्रतिक्रियाओं को रिकॉर्ड प्रदर्शन और विश्लेषण करने के लिए छात्रों को परमिट. पहचान योग्य तंत्रिका सर्किट में पर्यावरण के लिए व्यवहार प्रतिक्रियाओं आबाद विचार है कि संदेश के अलावा, इन अभ्यासों के इस आम घरेलू कीट द्वारा किए गए जैविक योगदान के लिए एक प्रशंसा टपकाना चाहिए.
इस शास्त्रीय तैयारी के लिए तकनीक का प्रदर्शन करने के लिए कारणों में से एक cerci सिस्टम दिया गया है और अभी भी तंत्रिका circuitry के विकास के सवालों को संबोधित करने के साथ ही synaptic मरम्मत और उत्थान 26-31 के बारे में सवालों में अनुसंधान के एक सक्रिय क्षेत्र है. तिलचट्टा उदर तंत्रिका कॉर्ड में गतिविधि evoking की या तो विधि तंत्रिका तंत्र समारोह पर औषधीय एजेंटों या कीटनाशकों के प्रभाव की जांच करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है. इन प्रयोगों बस खारा में neuroactive रसायन भंग द्वारा किया जाता है. सीएनएस समारोह पर रासायनिक प्रभाव का एक सुसंगत readout देने के लिए संयोजियों या एक मोटर तंत्रिका से रिकॉर्डिंग जबकि सामान्य स्नान माध्यम के साथ इस समाधान का आदान प्रदान करने के बाद, पैदा की या सहज गतिविधि में परिवर्तन देखा जा सकता है.
सभी neurophysiological प्रयोगों के रूप में एक आम समस्या बिजली के शोर है. इन तैयारियों के लिए संकेत गुणवत्ता में शायद सबसे बड़ा कारक मैंतंत्रिका ऊतक पर चूषण इलेक्ट्रोड मुहर. पूरी तरह से cercal तंत्रिका या संयोजी में आकर्षित नहीं करता है कि एक तंग सील आदर्श है. रिकॉर्डिंग भी तंत्रिका की हड्डी और खनिज तेल और वेसिलीन का एक मिश्रण के साथ VNC इन्सुलेट के नीचे रखा दोहरी हुक इलेक्ट्रोड के साथ बनाया जा सकता है. मिश्रण एक सिरिंज में भरी हुई है और तंत्रिका कॉर्ड 32 के आसपास निष्कासित किया जा सकता है. इसके अलावा एक सावधान विच्छेदन किसी भी सीएनएस तैयारी में यहाँ के रूप में के रूप में महत्वपूर्ण है. कुछ के लिए यह आसान पृष्ठीय छल्ली विदारक द्वारा सीएनएस का उपयोग करने के लिए मिल सकता है. इस उदर तंत्रिका कॉर्ड को नुकसान पहुँचाए की संभावना को कम कर देता है, जबकि यह इस दृष्टिकोण का उपयोग आंत के सभी हटाने के लिए और अधिक कठिन हो सकता है.
यह यहाँ वर्णित नहीं है लेकिन इस तैयारी विशाल interneurons 32,33 में intracellular रिकॉर्डिंग करने के लिए उत्तरदायी है. पूरे तंत्रिका कॉर्ड भी एक साथ कई रिकॉर्डिंग और उत्तेजक इलेक्ट्रोड को समायोजित करने के लिए हटाया जा सकता है. स्पर्शतंतु पालि, मशरूम बो के तथ्य अन्वेषण मेंवि, और अन्य पूर्वकाल सीएनएस संरचनाओं प्रगति 34-35 में अब भी है. तिलचट्टा सीएनएस आधुनिक neurobiological अनुसंधान पर प्रकाश डाला करने के लिए जारी है जबकि इस विशेष तैयारी स्नातक शिक्षा की प्रयोगशालाओं में प्रयोग की जाने वाली काफी सरल है.
The authors have nothing to disclose.
हम चित्रों के लिए Hyewon कूपर धन्यवाद.
Reagent | |||
Sylgard | Dow Corning | 182 silicone kit | 182 silicone elastomer kit |
NaCl | Sigma-Aldrich | S7653 | |
KCl | Sigma-Aldrich | P9333 | |
CaCl2 | Sigma-Aldrich | C5670 | |
NaH2PO4•2H2O | Sigma-Aldrich | 71505 | |
Na2HPO4•7H2O | Sigma-Aldrich | S9390 | |
NaOH | Sigma-Aldrich | 221465 | To adjust pH |
HCl | Sigma-Aldrich | H1758 | To adjust pH |
Material Name | |||
Dissecting tools | World Precision Instruments | assortment | |
Insect Pins | Fine Science Tools, Inc | 26001-60 | |
Dissecting microscope | World Precision Instruments | PZMIII-BS | |
Glass electrodes | Sigma-Aldrich | CLS7095B5X | Box of 200, suction electrodes |
Micromanipulator | World Precision Instruments | MD4-M3-R | Can fix for base or on a metal rod |
Silver wire (10/1,000 inch) | A-M Systems | 782500 | |
Computer | any company | ||
AC/DC differential amplifier | A-M Systems | Model 3000 | |
PowerLab 26T | AD Instruments | 27T | |
Head stage | AD Instruments | Comes with AC/DC amplifier | |
LabChart7 | AD Instruments | ||
Electrical leads | any company | ||
Glass tools | make yourself | For manipulating nerves | |
Cable and connectors | any company | ||
Pipettes with bulbs | Fisher Scientific | 13-711-7 | Box of 500 |
Beakers | any company | ||
Wax or modeling clay | any company or local stores | ||
Stimulator | Grass Instruments | SD9 or S88 | |
Plastic tip for suction electrode | local hardware store (Watt's brand) | ¼ inch OD x 0.170 inch ID | Cut in small pieces. Pull out over a flame and cut back the tip to the correct size. |