<em> במבחנה</em> הכנה להפקה והקלטה של תוכניות רכב האכלה עם תנועות פיסיולוגיות<em> Aplysia californica</em
Summary
אנו מתארים טכניקת extracellularly להקליט ולעורר מעצבים, שרירים, ונוירונים בודדים מזוהים<em> במבחנה</em> בזמן לעורר והתבוננות סוגים שונים של התנהגויות האכלה במנגנון ההזנה של<em> Aplysia</em>.
Abstract
Multifunctionality, היכולת של מבנה היקפי אחד ליצירת התנהגויות מרובות, ברורות 1, מאפשר לבעלי חיים במהירות להתאים את התנהגותם לשינוי הסביבה. הרכיכה הימית Aplysia californica מספק מערכת צייתנית לחקר multifunctionality. במהלך האכלה, Aplysia מייצר סוגים שונים של כמה התנהגויות באמצעות אותו מנגנון ההאכלה, מסת buccal. הגרעינים ששולטות התנהגויות אלו מכילים מספר גדולים, נוירונים שזוהו שיהיו נגישים למחקר אלקטרו. הפעילות של נוירונים אלה שתוארה בתוכניות מוטוריות שניתן לחלק לשני סוגים, תוכניות ingestive וegestive, בהתבסס על העיתוי של פעילות עצבית שסוגר יחסי גספר מזון לפעילות העצבית שמתמשך וחזר בו או גספר 2. עם זאת, בגרעינים מבודדים, את תנועות השרירים כי תפקנה התנהגויות אלו נעדרות, מה שהופכים אותוקשה יותר להיות בטוח אם את התוכניות המוטוריות נצפו הן הקורלציה של התנהגויות אמיתיות. בהקלטות vivo, עצבים ושרירים הושגו מקביל להאכלת תוכניות 2,3,4, אבל זה מאוד קשה ישירות להקליט מנוירונים בודדים 5. בנוסף, in vivo, תוכניות ingestive ניתן חולקו לעקיצות ו1,2 סנוניות, הבחנה שהיא קשה לעשות בעבר תאר ביותר בהכנות מבחנה.
ההכנה ההמונית buccal המושעה (איור 1) מגשרת על הפער בין גרעינים מבודדים וחיות שלמות. בהכנה זו, התנהגויות ingestive – כולל הוא נושך ובליעה – והתנהגויות egestive (דחייה) יכולים להיות שהושרו, באותו הזמן, כפי שניתן נרשמו נוירונים בודדים ומהמגורה באמצעות אלקטרודות תאיות 6. תנועות ההאכלה קשורים בהתנהגויות שונות אלה יכולים להיות recorטוליפ, לכימות, וקשור ישירות לתוכניות המוטוריות. את התוכניות המוטוריות בהכנת מסת buccal המושעה להיראות יותר דומה לאלו שנצפו בחי מאשר הם תוכניות מוטוריות שהושרו בגרעינים מבודדים. לפיכך, התוכניות המוטוריות בהכנה זו יכולות להיות קשורה באופן ישיר יותר להתנהגות בvivo; באותו הזמן, נוירונים בודדים הם נגישים יותר להקלטה וגירוי מאשר בבעלי חיים שלמים. בנוסף, כשלב ביניים בין גרעינים מבודדים וחיות שלמות, ממצאים ממסת buccal המושעה יכול לסייע בפרשנות של נתונים המתקבלים בהגדרות מופחתות גם יותר ושלמות יותר. ההכנה ההמונית buccal המושעה היא כלי שימושי לאפיון הבקרה העצבית של multifunctionality בAplysia.
Protocol
Representative Results
Discussion
עבודה קודמת אפיינה תוכניות Aplysia מוטוריות בבעלי החיים השלמים ובהכנות מוקטנות, כגון גרעינים מבודדים. בחיה השלמה, למרות שהקלטות של נוירונים בודדים הושגו 5, ניסויים כאלה הם קשים מאוד, ואלקטרודות לא ניתן להעביר מתא העצב לתא עצב במהלך האכלה. בגרעינים מבודדים, תנו…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
מחקר זה נתמך על ידי מענק NIH NS047073 ומענק NSF DMS1010434.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Sodium chloride | Fisher Scientific | S671 | Biological, Certified |
| Potassium chloride | Fisher Scientific | P217 | Certified ACS |
| Magnesium chloride hexahydrate | Acros Organics | 19753 | 99% |
| Magnesium sulfate heptahydrate | Fisher Scientific | M63 | Certified ACS |
| Calcium chloride dihydrate | Fisher Scientifc | C79 | Certified ACS |
| Glucose (dextrose) | Sigma-Aldrich | G7528 | BioXtra |
| MOPS buffer | Acros Organics | 17263 | 99% |
| Carbachol | Acros Organics | 10824 | 99% |
| Sodium hydroxide | Fisher Scientific | SS255 | Certified |
| Hydrochloric acid | Fisher Scientific | SA49 | Certified |
| Single-barreled capillary glass | A-M Systems | 6150 | |
| Flaming-Brown micropipette puller model P-80/PC | Sutter Instruments | Filament used: FT345B | |
| Enamel coated stainless steel wire | California Fine Wire | 0.001D, coating h | |
| Household Silicone II Glue | GE | ||
| Duro Quick-Gel superglue | Henkel corp. | ||
| A-M Systems model 1700 amplifier | A-M Systems | Filter settings: 300-500 Hz nerves,10-500 Hz I2 muscle | |
| Pulsemaster Multi-Channel Stimulator | World Precision Instruments | A300 | |
| Stimulus Isolator | World Precision Instruments | A360 | |
| AxoGraph X | AxoGraph Scientific | ||
| Veeder-Root Totalizing Counter | Danaher | C342-0562 | |
| Gold Connector Pins | Bulgin | SA3148/1 | |
| Gold Connector Sockets | Bulgin | SA3149/1 | |
| Sylgard 184 Silicone Elastomer | Dow Corning | ||
| 100 x 50 mm Crystalizing Dish | Pyrex | ||
| High Vacuum Grease | Dow Corning | ||
| Pipet Tips | Fisher Scientific | 21-375D | |
| Minutien Pins | Fine Science Tools | 26002-10 | |
| Modeling Clay | Sargent Art | 22-4400 | |
| Silk Sutures | Ethicon | K89OH | |
| Whisper Air Pump | Tetra | 77849 | |
| Aquarium Tubing | Eheim | 7783 | 12/16 mm |
| Elite Airstone | Hagen | A962 | |
| Vannas Spring Scissors | Fine Science Tools | 15000-08 | |
| Dumont #5 Fine Forceps | Fine Science Tools | 11254-20 | |
| Yaki Sushi Nori Seaweed | Rhee Bros | ||
| Kimwipes | Kimberly-Clark | 34155 |
References
- Neustadter, D. M., Herman, R. L., Drushel, R. F., Chestek, D. W., Chiel, H. J. The kinematics of multifunctionality: comparisons of biting and swallowing in Aplysia californica. J. Exp. Biol. 210, 238-260 (2007).
- Morton, D. W., Chiel, H. J. In vivo buccal nerve activity that distinguishes ingestion from rejection can be used to predict behavioral transitions in Aplysia. J. Comp. Physiol. A. 172, 17-32 (1993).
- Hurwitz, I., Neustadter, D., Morton, D. W., Chiel, H. J., Susswein, A. J. Activity patterns of the B31/B32 pattern initiators innervating the I2 muscle of the buccal mass during normal feeding movements in Aplysia californica. J. Neurophys. 75, 1309-1326 (1996).
- Cullins, M. J., Chiel, H. J. Electrode fabrication and implantation in Aplysia californica for multi-channel neural and muscular recordings in intact, freely behaving animals. J. Vis. Exp. (40), e1791 (2010).
- Warman, E. N., Chiel, H. J. A new technique for chronic single extracellular recording in freely behaving animals using pipette electrodes. J. Neurosci. Methods. 57, 161-169 (1995).
- Lu, H., Chestek, C. A., Shaw, K. M., Chiel, H. J. Selective extracellular stimulation of individual neurons in ganglia. J. Neural Eng. 5, 287-309 (2008).
- Church, P. J., Lloyd, P. E. Expression of diverse neuropeptide cotransmitters by identified motor neurons in Aplysia. J. Neurosci. 11, 618-625 (1991).
- Church, P. J., Lloyd, P. E. Activity of multiple identified motor neurons recorded intracellularly during evoked feedinglike motor programs in Aplysia. J. Neurophys. 72, 1794-1809 (1994).
- Nargeot, R. N., Baxter, D. A., Byrne, J. H. Contingent-dependent enhancement of rhythmic motor patterns: an in vitro analog of operant conditioning. J. Neurosci. 17, 8093-8105 (1997).
- Kandel, E. R. . Behavioral biology of Aplysia. , (1979).
- Scott, M. L., Govind, C. K., Kirk, M. D. Neuromuscular organization of the buccal system in Aplysia californica. J. Comp. Neurol. 312, 207-222 (1991).
- Susswein, A. J., Rosen, S. C., Gapon, S., Kupfermann, I. Characterization of buccal motor programs elicited by a cholinergic agonist applied to the cerebral ganglion of Aplysia californica. J. Comp. Physiol. A. 179, 509-524 (1996).
- Kupfermann, I. Feeding behavior in Aplysia: A simple system for the study of motivation. Behav. Biol. 10, 1-26 (1974).
- Morton, D. W., Chiel, H. J. The timing of activity in motor neurons that produce radula movements distinguishes ingestion from rejection in Aplysia. J. Comp. Physiol. A. 173, 519-536 (1993).
- Weiss, K. R., Chiel, H. J., Koch, U., Kupfermann, I. Activity of an identified histaminergic neuron, and its possible role in arousal of feeding behavior in semi-intact Aplysia. J. Neurosci. 6, 2403-2415 (1986).
- Jing, J., Weiss, K. R. Generation of variants of a motor act in a modular and hierarchical motor network. Curr. Biol. 15, 1712-1721 (2005).
- Jing, J., Weiss, K. R. Neural mechanisms of motor program switching in Aplysia. J. Neurosci. 21, 7349-7362 (2001).
- Morgan, P. T., Jing, J., Vilim, F. S., Weiss, K. R. Interneuronal and peptidergic control of motor pattern switching in Aplysia. J. Neurophysiol. 87, 49-61 (2002).
- Jing, J., Cropper, E. C., Hurwitz, I., Weiss, K. R. The construction of movement with behavior-specific and behavior-independent modules. J. Neurosci. 24, 6315-6325 (2004).
