Waiting
로그인 처리 중...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Neuroscience
Click here for the English version

Neuroscience

التسجيل الأساسي: تقنية لتحليل استجابات الخلايا العصبية الذوقية في ذبابة الفاكهة

Published: March 1, 2024 doi: 10.3791/66665
Automatic Translation
1,2, 1
1Department of Molecular, Cellular and Developmental Biology, Yale University, 2Department of Entomology, The Connecticut Agricultural Experiment Station

Summary

تسمح طريقة نادرة الاستخدام للتسجيل الكهربي ، التسجيل الأساسي ، بتحليل ميزات ترميز الذوق التي لا يمكن فحصها بواسطة طرق التسجيل التقليدية. يسمح التسجيل الأساسي أيضا بتحليل استجابات الذوق للمنبهات الكارهة للماء التي لا يمكن دراستها باستخدام الطرق الكهربية التقليدية.

Abstract

تتذوق الحشرات العالم الخارجي من خلال شعر التذوق ، أو السنسيلا ، التي تحتوي على مسام في أطرافها. عندما يتلامس السنسيلوم مع مصدر غذائي محتمل ، تدخل المركبات من مصدر الغذاء عبر المسام وتنشط الخلايا العصبية بداخلها. لأكثر من 50 عاما ، تم تسجيل هذه الاستجابات باستخدام تقنية تسمى تسجيل الإكرامية. ومع ذلك ، فإن هذه الطريقة لها قيود كبيرة ، بما في ذلك عدم القدرة على قياس النشاط العصبي قبل أو بعد ملامسة التحفيز ومتطلبات أن تكون المذاق قابلة للذوبان في المحاليل المائية. نصف هنا تقنية نسميها التسجيل الأساسي ، والتي تتغلب على هذه القيود. يسمح التسجيل الأساسي بقياس نشاط الخلايا العصبية الذوقية قبل المثير وأثناءه وبعده. وبالتالي ، فإنه يسمح بتحليل مكثف لاستجابات OFF التي تحدث بعد تحفيز الذوق. يمكن استخدامه لدراسة المركبات الكارهة للماء مثل الفيرومونات طويلة السلسلة التي لها قابلية ذوبان منخفضة جدا في الماء. باختصار ، يوفر التسجيل الأساسي مزايا الفيزيولوجيا الكهربية أحادية الإحساس كوسيلة لقياس النشاط العصبي - دقة مكانية وزمانية عالية ، دون الحاجة إلى أدوات وراثية - ويتغلب على القيود الرئيسية لتقنية تسجيل الطرف التقليدية.

Introduction

تتمتع الحشرات ، بما في ذلك ذباب ذبابة الفاكهة ، بنظام طعم متطور يمكنها من استخراج المعلومات الكيميائية المعقدة من محيطها. يسمح لهم هذا النظام بتمييز التركيب الكيميائي للمواد المختلفة ، والتمييز بين تلك المغذية وتلك الضارة 1,2.

في قلب هذا النظام توجد هياكل متخصصة تعرف باسم شعر الذوق أو السينسيلا ، وتقع في موقع استراتيجي على أجزاء مختلفة من الجسم. في ذبابة الفاكهة ، توجد هذه الحس على labellum ، وهو عضو الذوق الرئيسي لرأس الذبابة1،2،3،4 ، وكذلك على الساقين والأجنحة1،2،5،6. يقع labellum في طرف خرطوم ويحتوي على اثنين من الفصوص4،7،8. كل فص مغطى ب 31 حس طعم مصنفة على أنها قصيرة وطويلة ومتوسطة4،7،8. هذه sensilla كل منزل 2-4 طعم الخلايا العصبية1،2،9،10. تعبر هذه الخلايا العصبية الذوقية عن أعضاء من أربع عائلات جينية مختلفة على الأقل ، وهي المستقبلات الذوقية (Gr) ، ومستقبلات الأيونوتروبيك (Ir) ، والنشل (Ppk) ، وجينات إمكانات المستقبلات العابرة (Trp) 1،2،11،12،13. هذا التنوع في المستقبلات والقنوات يزود الحشرات بالقدرة على التعرف على مجموعة واسعة من المركبات الكيميائية ، بما في ذلك الإشارات غير المتطايرة والمتطايرة1،2،14.

لأكثر من 50 عاما ، قام العلماء بقياس استجابة الخلايا العصبية الذوقية ومستقبلاتها باستخدام تقنية تسمى تسجيلالطرف 3،4،6،8،13،15،16،17،18،19،20،21،22،23،24,25,26,27,28,
29,30,31,32,33,34,35. ومع ذلك ، فإن هذه الطريقة لها قيود كبيرة. أولا ، لا يمكن قياس النشاط العصبي إلا أثناء ملامسة التحفيز ، وليس قبل أو بعد الاتصال. هذا القيد يحول دون قياس نشاط الارتفاع التلقائي ويمنع قياس استجابات OFF. ثانيا ، يمكن اختبار المذاق القابل للذوبان في المحاليل المائية فقط.

يمكن التغلب على هذه القيود من خلال تقنية فيزيولوجية كهربية بديلة نادرا ما تسمى "التسجيل الأساسي". هنا نصف هذه التقنية ، التي قمنا بتكييفها من طريقة استخدمها Marion-Poll وزملاؤه24 ، ونعرض ميزات ترميز الذوق الحاسمة التي يمكنها الآن قياس14 بسهولة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

يتوافق البروتوكول التالي مع جميع إرشادات رعاية بجامعة ييل.

1. الذباب

  1. ضع 10-15 ذبابة ناشئة حديثا في قوارير استزراع قياسية جديدة عند 25 درجة مئوية ورطوبة نسبية 60٪ في دورة 12:12 ساعة من الضوء والظلام.
  2. استخدم الذباب عندما يكون عمره 3-7 أيام.

2. المنبهات الحسية الكيميائية

  1. الحصول على المحفزات الحسية الكيميائية من أعلى نقاء متاح. قم بتخزينها على النحو الموصى به من قبل البائع حتى الاستخدام.
  2. قم بإذابة المنبهات الحسية الكيميائية وخفف إلى التركيزات المطلوبة في الماء أو مذيب آخر مرغوب فيه وغير سام مثل زيت البارافين. حرك المحاليل المعدة لمدة لا تقل عن 1 ساعة في حالة المركبات الصلبة الذائبة.

3. الزجاج التحفيز الشعري

  1. اسحب شعرية زجاجية لتثبيت التحفيز من شعرية زجاجية من البورسليكات (طول 100 مم ، قطر خارجي 1 مم ، قطر داخلي 0.58 مم) باستخدام أداة مجتذبة ماصة. تهدف إلى تحقيق قطر طرف بين 3 ميكرومتر و 10 ميكرومتر.
  2. املأ الشعيرات الدموية الزجاجية بمحلول التحفيز المفضل باستخدام طرف ماصة محمل دقيق. احرص على تجنب الفقاعات التي يمكن إزالتها عن طريق النقر اللطيف.
  3. إذا تبلور التحفيز عند الطرف ، فقم بتنظيف أو استبدال الشعيرات الدموية الزجاجية المحفزة.

4. الأقطاب الكهربائية المرجعية والتسجيل

  1. استخدم قضبان التنغستن (قطرها 127 ميكرومتر وطولها 76.2 مم) لكل من الأقطاب الكهربائية المرجعية والتسجيل. شحذ الأقطاب الكهربائية المرجعية والتسجيل إلى قطر 1 ميكرومتر تقريبا عند الطرف (تم تصوير أشكال هذه الأقطاب الكهربائية في Delventhal et al.36) عن طريق غمسها بشكل متكرر لعدة ثوان إما في محلول 10٪ KNO3 (~ 1 M) أو محلول KOH (1.8 M) بنسبة 10٪.
    ملاحظة: يتطلب هذا الحل تيارا (0.3-3 مللي أمبير) لتسهيل هذه العملية.

5. إعداد الذبابة للتسجيل الأساسي

  1. ارسم ذبابة واحدة من القارورة إلى شفاط. سحب الشافطة وحبس عن طريق وضع إصبع على النهاية.
  2. اطرد الذبابة إلى طرف ماصة بلاستيكي سعة 200 ميكرولتر. مع الحفاظ على نهاية الشافطة في طرف الماصة ، استخدم النهاية لدفع الذبابة للأمام ، رأسا أولا ، نحو الطرف الضيق لطرف الماصة.
  3. قم بقص طرف الماصة في كل طرف (أي الأمامي والخلفي للحيوان) باستخدام شفرة حلاقة.
  4. استخدم إما الطين أو قطعة صغيرة من القطن لدفع الذبابة للأمام أكثر ، حتى يبرز نصف الرأس من نهاية طرف الماصة المشذب. استخدم الملقط للدفع برفق حتى ينكشف الملصق الموجود في مقدمة الرأس.
  5. ثبت طرف الماصة المشذب على شريحة مجهر زجاجية باستخدام الطين (الشكل 1).
  6. تحت المجهر المجسم ، ضع الملصق بشكل جانبي على زلة غطاء بحيث يتعرض فص واحد ، جنبا إلى جنب مع 31 طعم حساس (الشكل 1). تحافظ زلة الغطاء على الملصق في مكانه.

6. الفيزيولوجيا الكهربية تلاعب

  1. حدد غرفة لإعداد الحفارة ذات درجة حرارة ثابتة ورطوبة نسبية (<70٪) ومعزولة عن مصادر الضوضاء الكهربائية والميكانيكية ، مثل الثلاجات وأجهزة الطرد المركزي.
  2. ضع المجهر في وسط طاولة مضادة للاهتزاز.
  3. قم بتأمين مناور دقيق يدوي على طاولة مضاد للاهتزاز (الشكل 2).
  4. قم بتوصيل عمود من الفولاذ المقاوم للصدأ يحمل القطب المرجعي للتنغستن بالمعالج الدقيق اليدوي (الشكل 2).
  5. قم بتوصيل المتلاعبين الآليين - أحدهما بحامل لمسبار قطب التسجيل والثاني بحامل متصل بعمود من الفولاذ المقاوم للصدأ لشعيرات التحفيز الزجاجية - بنفس الطاولة باستخدام الحوامل (الشكل 2).
  6. قم بتوصيل مسبار قطب التسجيل بنظام وحدة التحكم الذكية في الحصول على البيانات (IDAC) أو نظام مضخم / محول رقمي آخر.
  7. قم بربط نظام IDAC هذا بالكمبيوتر في محطة العمل.
  8. قم بتأريض المتلاعبين اليدويين والمحركات في نفس الموقع داخل الحفارة.
  9. قم بتثبيت برنامج الاستحواذ المناسب لنظام IDAC على الكمبيوتر. تأكد من أن برامج تشغيل الاستحواذ الرقمي متوافقة مع نظام التشغيل (على سبيل المثال، Windows XP-7 أو -8 أو -10) على الكمبيوتر.

7. تسجيل من الذوق سينسيلا

  1. ضع شريحة التحضير على مرحلة المجهر مع تكبير منخفض (على سبيل المثال ، 10x) في الموضع. حرك المسرح حتى يتم التركيز على labellum في مركز مجال الرؤية عند كل من أهداف التكبير المنخفض والتكبير العالي (على سبيل المثال ، 50x).
  2. أدخل القطب المرجعي في العين باستخدام هدف التكبير المنخفض. لإدخال القطب المرجعي، استهدف العين على جانب الذبابة المقابلة للجانب باستخدام قطب التسجيل، على سبيل المثال، إذا كان قطب التسجيل يقترب من اليمين، فضع القطب المرجعي في العين اليسرى. استخدم مناور دقيق يدوي للإدخال الدقيق.
  3. ضع طرف الشعيرات الدموية المحفزة للزجاج في بؤرة التركيز في مركز مجال الرؤية لكل من أهداف التكبير المنخفض والتكبير العالي باستخدام مناور دقيق آلي (الشكل 3).
  4. تحت التكبير المنخفض ، قم بتقريب قطب التسجيل من الملصق باستخدام معالج دقيق آلي ثان.
  5. تحت التكبير العالي ، أدخل قطب التسجيل في قاعدة حساس الذوق باستخدام المحول الدقيق الميكانيكي حتى يسمع صوت نشاط إطلاق الخلايا العصبية من إخراج الصوت لنظام IDAC.
  6. بمجرد إنشاء إشارة مستقرة ، ابدأ في تسجيل الإشارة باستخدام البرنامج الذي يأتي مع نظام IDAC (الشكل 4A-D). لبدء التسجيل ، اضغط على زر بدء التسجيل.
  7. أحضر طرف الشعيرات الدموية الزجاجية المحفزة لتغطية طرف طعم sensillum باستخدام مناور آلي.
  8. لإنهاء التحفيز ، قم بإزالة الشعيرات الدموية للتحفيز الزجاجي من sensillum باستخدام المناور الآلي.
  9. حدد بداية ونهاية التحفيز يدويا باستخدام دواسة. يتم توصيل الدواسة ب IDAC ، ويتم تسهيل اتصالها بالبرنامج من خلال IDAC لتحديد بداية / نهاية التحفيز.

8. التحليل

  1. استخدم الوظائف المختلفة للبرنامج الذي يأتي مع نظام IDAC لفرز مجموعات الارتفاع حسب السعة (عندما يكون ذلك ممكنا) وتحليل ديناميكيات الاستجابة.
    1. لحساب المسامير ، انقر بزر الماوس الأيسر على تسجيل الاهتمام ، وإظهار نافذة للاختيار من بينها. اختر إلى المسامير، وابدأ نافذة أخرى باسم تحويل الموجات إلى مسامير. أدخل اسما في الحقل جديد ، ثم اضغط على الزر موافق ( OK ) .
    2. يؤدي إدخال الاسم في الحقل جديد في الخطوة 8.1.1 إلى طريقة عرض الرسم البياني للسعة . اختر السعة المراد عدها، ثم أغلق طريقة العرض هذه. انقر بزر الماوس الأيسر لإضافة عداد.
    3. افحص المسامير يدويا لتأكيد الاستنتاجات بناء على التحليل باستخدام البرنامج.
      ملاحظة: يسمح البرنامج أيضا بتصدير البيانات بتنسيقات مختلفة لمزيد من التحليل.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

يوضح الشكل 4 أ طفرات عفوية تنشأ من الحس. وهي تنقسم إلى فئتين بناء على السعة، حيث تستمد المسامير الأكبر من الخلية العصبية الحساسة للمركبات المريرة، والارتفاعات الأصغر من الخلية العصبية التي تستجيب للسكريات. تم تأكيد العلاقة بين سعة السنبلة والخصوصية الوظيفية من خلال التجارب الجينية4،14،37،38،39 .

يوضح الشكل 4B استجابة الخلايا العصبية الحساسة للمرارة في S5 sensillum لرائحة DEET. حدثت هذه الاستجابة دون أي اتصال بين حل DEET و sensillum. يبدو أن أحد السنبلة متوسط السعة وقد ينتج عن تراكب اثنين من السنبلة الأصغر ، أحدهما من خلية السكر العصبية والآخر من الخلية العصبية الحسية الميكانيكية.

يوضح الشكل 4C استجابة ON التي تحدث بعد الاتصال بين التحفيز المرير و I1 sensillum ، تليها استجابة OFF التي تحدث بعد إنهاء الاتصال. لا يعني ذلك أن حجم استجابة OFF ، المقاسة بالارتفاعات / ثانية ، أكبر من استجابة ON.

يوضح الشكل 4D استجابة ON و OFF للمركب المر بربارين من حساس I1 لنوع آخر من الذبابة ، ذبابة الفاكهة الفيروسية. واحدة من مزايا هذه التقنية هي أنه يمكن إجراؤها على الأنواع الأخرى ، بما في ذلك البعوض ، دون الحاجة إلى إدخال أي جينات محورة فيها.

يوضح الشكل 4E مشكلتين يمكن أن تحدثا أثناء التسجيل. أولا ، إذا لم يتم تأمين الملصق بشكل صحيح ، فيمكن أن يتحرك ، مما ينتج عنه طفرات من الخلايا العصبية الحسية الميكانيكية في السنسيلوم. ثانيا ، يمكن إزاحة قطب التسجيل من الإحساس ، غالبا نتيجة لحركة العلامة. في هذه الحالة ، يتم فقد الاتصال ويجب إعادة إدخال القطب لتسجيل المسامير.

Figure 1
الشكل 1: إعداد الذبابة للتسجيل الأساسي. طرف ماصة مشذب يحتوي على ذبابة أنثى مع وضع الملصق بإحكام على غطاء زجاجي. (أ) يتم تثبيت كل من طرف الماصة وغطاء الغطاء بإحكام على أكوام من الطين. (ب) تكبير أعلى للعلامة اللاصق التي ترتكز على قسيمة غطاء. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 2
الشكل 2: إعداد جهاز الفيزيولوجيا الكهربية. (أ) نظرة عامة توضح مواضع مناور دقيق يدوي للقطب المرجعي، ومناور دقيق آلي لشعيرات التحفيز الزجاجية، ومناور دقيق آلي لقطب التسجيل. (ب) نظرة عامة توضح حوامل القطب المرجعي، والشعيرات الدموية التحفيزية الزجاجية، وقطب التسجيل. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 3
الشكل 3: التسمية والحساسية. أ: الوسم تحت المجهر المقلوب. لقطة مقربة للعلامة تظهر حس طعم فص واحد من اللابيوم. كما يظهر الشعيرات الدموية الزجاجية المحفزة بالقرب من أحد الحساسيات الكبيرة المعروفة باسم L2 (النوع الكبير 2) وقطب تسجيل في قاعدة هذا الحساس. (ب) إمكانية الوصول إلى الوسم السنسيلا. يظهر الملصق sensilla التي يمكن الوصول إليها بسهولة للتسجيل الأساسي و sensilla التي يصعب الوصول إليها بسبب موقعها في التحضير الذي نستخدمه بشكل عام. الاختصارات: أ = أمامي; م = الإنسي ؛ P = الخلفي ؛ L = الجانبي. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 4
الشكل 4: مثال على آثار الطفرات التلقائية، واستجابات الخلايا العصبية المريرة، والتسجيل دون المستوى الأمثل. أ: مثال على آثار المسامير التلقائية. المسامير هي من خلية عصبية حساسة للمرارة (نقاط حمراء) وخلية عصبية حساسة للسكر (نقاط خضراء) في I1 sensillum. في رسم السنسيلوم ، تكون الخلايا العصبية المريرة والسكر والحسية الميكانيكية ملونة باللون الأحمر والأخضر والأسود على الترتيب. (ب) مثال على تتبع استجابة الخلية العصبية المرة (النقاط الحمراء) في S5 sensillum لبخار 1 mM DEET. لاحظ أن طفرات السعة الصغيرة ناتجة عن الخلايا العصبية السكرية والخلايا العصبية الحسية الميكانيكية ، والتي يصعب تمييزها في هذا المثال عن طريق السعة. اختصار: DEET = N ، N-ثنائي إيثيل ميتا تولواميد. (ج) مثال على تتبع استجابات ON و OFF من خلية عصبية مريرة في I1 sensilla إلى 1 mM denatonium benzoate. لوحظت المسامير قبل (إطلاق النار التلقائي) ، وأثناء (استجابة ON) ، وبعد اتصال (استجابة OFF) مع التحفيز. اختصار: DEN = بنزوات الديناتونيوم. (د) مثال على تتبع استجابات ON و OFF من خلية عصبية مريرة في I1 sensilla من D. virilis إلى 0.5 mM كلوريد البربارين. لوحظت المسامير قبل وأثناء وبعد الاتصال. اختصار: BER = كلوريد البربارين. (ه) مثال على تتبع تسجيل دون المستوى الأمثل. فقد الاتصال في منتصف التجربة بسبب حركة العلامة. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

في التسجيلات من بعض أنواع الحساسية، قد يكون من الصعب التمييز بين طفرات الخلايا العصبية المختلفة. على سبيل المثال ، تنتج الخلايا العصبية السكرية والخلايا العصبية الحسية الميكانيكية في S و I sensilla طفرات ذات سعات مماثلة ، مما يجعل من الصعب تمييزها 4,14. نجد أن استخدام قطب تسجيل التنغستن الحاد جدا يقلل من إطلاق الخلايا العصبية الحسية الميكانيكية ، كما يفعل الوضع الحكيم لقطب التسجيل. غالبا ما يؤدي إدخال قطب التسجيل في طوق المقبس الحساس (أي في القاعدة ولكن ليس عميقا) إلى تقليل التحفيز الحسي الميكانيكي. بالإضافة إلى ذلك ، نجد أنه إذا كان التسجيل يحتوي على مستوى عال من إطلاق الخلايا العصبية الحسية الميكانيكية ، فإن سحب قطب التسجيل ووضعه في موضع مختلف بالنسبة إلى الإحساس غالبا ما يؤدي إلى انخفاض مستوى إطلاق النار.

يعد ضمان استقرار قطب التسجيل خلال التجارب مشكلة حرجة أخرى (انظر الشكل 4E). يمكن أن تؤثر الاضطرابات الميكانيكية أو التحولات في موضع القطب سلبا على جودة التسجيلات. إن استثمار الوقت والجهد في التحضير الشامل ، كما هو محدد في البروتوكول الموصوف أعلاه ، هو المفتاح لمنع الإحباط الذي قد ينجم عن حركة الوسم.

نلاحظ مشكلة أخرى لاحظناها مع بعض المركبات التي تنتج استجابات ON و OFF من I sensilla من I-a class14. في بعض الأحيان ، يؤدي التسليم الثاني للتحفيز إلى إثارة استجابة OFF ولكن ليس استجابة ON. سبب هذا الانخفاض في استجابة ON غير معروف.

التحدي الآخر الذي تمت مواجهته في التسجيل الأساسي هو أنه لا يمكن الوصول بسهولة إلى جميع الحس للتسجيل بسبب موقعها على العلامة. من بين 31 علامة سينسيلا ، 26 فقط ملائمة للتسجيل منها ، مما يمثل قيودا على التقنية ، كما هو موضح في الشكل 3 ب. ومع ذلك ، من حيث المبدأ ، يمكن الوصول إلى هذه الحس (I8 و I9 و I10 و L9 و S10) عن طريق دوران مرحلة XY الميكانيكية لمجهر أوليمبوس.

أخيرا ، نؤكد على أهمية استثمار الجهد في إعداد الذباب. من المرجح أن تسفر الذبابة المعدة جيدا عن تسجيلات موثوقة وعالية الجودة طوال فترة التجربة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن استخدام السكروز كعنصر تحكم إيجابي لضمان جودة التسجيل ؛ إنه يثير استجابة من جميع Labellar Sensilla.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

ليس لدى المؤلفين أي تضارب في المصالح للكشف عنه.

Acknowledgments

نشكر زينة بيرمان على الدعم ، وليزا بايك على التعليقات على المخطوطة ، وأعضاء آخرين في مختبر كارلسون للمناقشة. تم دعم هذا العمل منحة المعاهد الوطنية للصحة K01 DC020145 إلى H.K.M.D ؛ وتمنح المعاهد الوطنية للصحة R01 DC02174 و R01 DC04729 و R01 DC011697 إلى J.R.C.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Joseph, R. M., Carlson, J. R. Drosophila chemoreceptors: a molecular interface between the chemical world and the brain. Trends Genet. 31 (12), 683-695 (2015).
  2. Montell, C. Drosophila sensory receptors-a set of molecular Swiss Army Knives. Genetics. 217 (1), 1-34 (2021).
  3. Dweck, H. K. M., Carlson, J. R. Molecular logic and evolution of bitter taste in Drosophila. Curr Biol. 30 (1), 17-30 (2020).
  4. Weiss, L. A., Dahanukar, A., Kwon, J. Y., Banerjee, D., Carlson, J. R. The molecular and cellular basis of bitter taste in Drosophila. Neuron. 69 (2), 258-272 (2011).
  5. He, Z., Luo, Y., Shang, X., Sun, J. S., Carlson, J. R. Chemosensory sensilla of the Drosophila wing express a candidate ionotropic pheromone receptor. PLoS Biol. 17 (5), e2006619 (2019).
  6. Ling, F., Dahanukar, A., Weiss, L. A., Kwon, J. Y., Carlson, J. R. The molecular and cellular basis of taste coding in the legs of Drosophila. J Neurosci. 34 (21), 7148-7164 (2014).
  7. Falk, R., Bleiser-Avivi, N., Atidia, J. Labellar taste organs of Drosophila melanogaster. J Morphol. 150 (2), 327-341 (1976).
  8. Hiroi, M., Meunier, N., Marion-Poll, F., Tanimura, T. Two antagonistic gustatory receptor neurons responding to sweet-salty and bitter taste in Drosophila. J Neurobiol. 61 (3), 333-342 (2004).
  9. Shanbhag, S. R., Park, S. K., Pikielny, C. W., Steinbrecht, R. A. Gustatory organs of Drosophila melanogaster: fine structure and expression of the putative odorant-binding protein PBPRP2. Cell Tissue Res. 304 (3), 423-437 (2001).
  10. Siddiqi, O., Rodrigues, V. Genetic analysis of a complex chemoreceptor. Basic Life Sci. 16, 347-359 (1980).
  11. Clyne, P. J., Warr, C. G., Carlson, J. R. Candidate taste receptors in Drosophila. Science. 287 (5459), 1830-1834 (2000).
  12. Koh, T. W., et al. The Drosophila IR20a clade of ionotropic receptors are candidate taste and pheromone receptors. Neuron. 83 (4), 850-865 (2014).
  13. Sánchez-Alcañiz, J. A., et al. An expression atlas of variant ionotropic glutamate receptors identifies a molecular basis of carbonation sensing. Nat Commun. 9 (1), 4252 (2018).
  14. Dweck, H. K. M., Carlson, J. R. Diverse mechanisms of taste coding in Drosophila. Sci Adv. 9 (46), (2023).
  15. Chyb, S., Dahanukar, A., Wickens, A., Carlson, J. R. Drosophila Gr5a encodes a taste receptor tuned to trehalose. Proc Natl Acad Sci U S A. 100, Suppl 2 14526-14530 (2003).
  16. Dahanukar, A., Lei, Y. T., Kwon, J. Y., Carlson, J. R. Two Gr genes underlie sugar reception in Drosophila. Neuron. 56 (3), 503-516 (2007).
  17. Delventhal, R., Carlson, J. R. Bitter taste receptors confer diverse functions to neurons. Elife. 5, e11181 (2016).
  18. Dweck, H. K. M., Talross, G. J. S., Luo, Y., Ebrahim, S. A. M., Carlson, J. R. Ir56b is an atypical ionotropic receptor that underlies appetitive salt response in Drosophila. Curr Biol. 32 (8), 1776-1787 (2022).
  19. Hiroi, M., Marion-Poll, F., Tanimura, T. Differentiated response to sugars among labellar chemosensilla in Drosophila. Zoolog Sci. 19 (9), 1009-1018 (2002).
  20. Jeong, Y. T., et al. An odorant-binding protein required for suppression of sweet taste by bitter chemicals. Neuron. 79 (4), 725-737 (2013).
  21. Jiao, Y., Moon, S. J., Montell, C. A Drosophila gustatory receptor required for the responses to sucrose, glucose, and maltose identified by mRNA tagging. Proc Natl Acad Sci U S A. 104 (35), 14110-14115 (2007).
  22. Jiao, Y., Moon, S. J., Wang, X., Ren, Q., Montell, C. Gr64f is required in combination with other gustatory receptors for sugar detection in Drosophila. Curr Biol. 18 (22), 1797-1801 (2008).
  23. Kim, S. H., et al. Drosophila TRPA1 channel mediates chemical avoidance in gustatory receptor neurons. Proc Natl Acad Sci U S A. 107 (18), 8440-8445 (2010).
  24. Lacaille, F., et al. An inhibitory sex pheromone tastes bitter for Drosophila males. PLoS One. 2 (7), e661 (2007).
  25. Lee, Y., et al. Gustatory receptors required for avoiding the insecticide L-canavanine. J Neurosci. 32 (4), 1429-1435 (2012).
  26. Lee, Y., Kim, S. H., Montell, C. Avoiding DEET through insect gustatory receptors. Neuron. 67 (4), 555-561 (2010).
  27. Lee, Y., Moon, S. J., Montell, C. Multiple gustatory receptors required for the caffeine response in Drosophila. Proc Natl Acad Sci U S A. 106 (11), 4495-4500 (2009).
  28. Lee, Y., Moon, S. J., Wang, Y., Montell, C. A Drosophila gustatory receptor required for strychnine sensation. Chem Senses. 40 (7), 525-533 (2015).
  29. Meunier, N., Marion-Poll, F., Rospars, J. P., Tanimura, T. Peripheral coding of bitter taste in Drosophila. J Neurobiol. 56 (2), 139-152 (2003).
  30. Moon, S. J., Köttgen, M., Jiao, Y., Xu, H., Montell, C. A taste receptor required for the caffeine response in vivo. Curr Biol. 16 (18), 1812-1817 (2006).
  31. Moon, S. J., Lee, Y., Jiao, Y., Montell, C. A Drosophila gustatory receptor essential for aversive taste and inhibiting male-to-male courtship. Current Biology. 19, 1623-1627 (2009).
  32. Rimal, S., et al. Mechanism of acetic acid gustatory repulsion in Drosophila. Cell Rep. 26 (6), 1432-1442 (2019).
  33. Shim, J., et al. The full repertoire of Drosophila gustatory receptors for detecting an aversive compound. Nat Commun. 6, 8867 (2015).
  34. Xiao, S., Baik, L. S., Shang, X., Carlson, J. R. Meeting a threat of the Anthropocene: Taste avoidance of metal ions by Drosophila. Proc Natl Acad Sci U S A. 119 (25), e2204238119 (2022).
  35. Zhang, Y. V., Ni, J., Montell, C. The molecular basis for attractive salt-taste coding in Drosophila. Science. 340 (6138), 1334-1338 (2013).
  36. Delventhal, R., Kiely, A., Carlson, J. R. Electrophysiological recording from Drosophila labellar taste sensilla. J Vis Exp. (84), e51355 (2014).
  37. Marella, S., et al. Imaging taste responses in the fly brain reveals a functional map of taste category and behavior. Neuron. 49 (2), 285-295 (2006).
  38. Thorne, N., Amrein, H. Atypical expression of Drosophila gustatory receptor genes in sensory and central neurons. J Comp Neurol. 506 (4), 548-568 (2008).
  39. Wang, Z., Singhvi, A., Kong, P., Scott, K. Taste representations in the Drosophila brain. Cell. 117 (7), 981-991 (2004).

Tags

هذا الشهر في JoVE ، العدد 205 ،
التسجيل الأساسي: تقنية لتحليل استجابات الخلايا العصبية الذوقية في <i>ذبابة الفاكهة</i>
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Dweck, H. K. M., Carlson, J. R. Base … More

Dweck, H. K. M., Carlson, J. R. Base Recording: A Technique for Analyzing Responses of Taste Neurons in Drosophila. J. Vis. Exp. (205), e66665, doi:10.3791/66665 (2024).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter