Method Article
Biz yaşam antennal lobda koku uyarılmış kalsiyum yanıtları ölçmek ve analiz etmek için kurulmuş bir tekniği tarif Drosophila melanogaster.
Antennal lob böcek beyindeki birincil koku alma merkezi ve omurgalı koku ampul 1-5 anatomik ve fonksiyonel eşdeğerini temsil eder. Dış dünyada koku bilgileri de ifade belirli bir koku reseptör bağlı olarak adlandırılan neuropil glomeruli ile farklı bölgelere ayırmak koku sensor nöronları (OSNs) tarafından antennal lob iletilir. Burada olan süreçler hem yerel internöronlardan ile OSN aksonları sinaps (LN), yüksek koku beyin bölgelerine koku bilgi aktarmak çok farklı glomerüller, ve projeksiyon nöronlar (PNS), innerve olabilir.
Antennal lobda OSNs, LN ve PNS faaliyet Optik görüntüleme - geleneksel sentetik kalsiyum göstergeleri (örneğin kalsiyum yeşil, Fura-2) veya voltaj duyarlı boyalar (örneğin RH414) kullanarak - uzun anlamak için önemli bir teknik olmuştur nasıl koku uyaranlara zamansal ve mekansal desen olarak temsil edilirböcekler 6-10 birçok türde glomerüler faaliyet. Gibi floresan kalsiyum göstergeleri G-Camp 11,12 ve Cameleon 13, biyolüminesens kalsiyum göstergesi GFP-aequorin 14,15 veya sinaptik iletim muhabir olarak genetik olarak kodlanmış nöral aktivitenin gazetecilere, geliştirilmesi, synapto-pHluorin 16 yaptı meyve sineği olfaktör sistemi, nörofizyolojik görüntüleme özellikle erişilebilir Drosophila melanogaster, onun kapsamlı tarif, moleküler elektrofizyolojik ve nöroanatomik özellikleri 2,4,17 tamamlayıcı. Bu gazetecilere seçici koku uyarılmış nasıl yüksek uzaysal ve zamansal çözünürlüğe sahip incelemek koku devresi içindeki nöronların tanımlanan toplumlarda ikili transkripsiyonel kontrol sistemleri (örneğin GAL4/UAS 18, lexA / LexAop 19,20, Q sistemi 21) ile ifade edilebilir nöral aktivitenin, temsil modüle ve 22-24 dönüşür </> Sup.
Burada G-KAMPI 25-27 kullanarak Drosophila antennal lobda koku uyarılmış yanıtları ölçmek için hazırlık ve analiz yöntemleri açıklanmaktadır. Hayvan hazırlık minimal invaziv ve geniş alan, floresan konfokal ve iki foton mikroskoplar kullanılarak görüntüleme adapte edilebilir.
1. Montaj Blok Meclisi
2. Hayvan Hazırlık
3. Koku Stimulus Teslimat
4. In vivo Imaging'de
5.. Veri İşleme ve Analizi
Veri ImageJ (Mac biophotonics plug-in ile kullanılarak işlenir www.macbiophotonics.ca ) ve aşağıdaki gibi Matlab ve Ar özel yazılmış programlar:
6. Temsilcisi Sonuçlar
Biz OSNs 29,30 birkaç farklı popülasyonlar (aktif koku co-reseptör IR8a için organizatörü kontrolü altında G-28 CaMP1.6 ifade sineklerin propiyonik asit-uyarılmış yanıtları kaydetmek ve analiz etmek için yukarıdaki protokoller Şekil 3-5). % 1 propiyonik asit ile stimülasyonu G-Camp floresans artışlar ortaya çıkarır - hücre içi kalsiyum artışı gösteren - iki glomerüller, DC4 ve DP1l (Şekil 3B) innerve OSNs içinde. Line etkinliği izleri, heatmaps ve tepe yanıtları bir çubuk: Biz Şekil 5'te birden çok sinek veri temsil eden farklı yollar göstermek. Propiyonik asit-uyarılmış yanıtlar DC4 ve DP1l belirgin tepe genlikleri ve zamansal dinamiği var. Yanıtlar genellikle sağlam olmasına rağmen Ayrıca, bireysel hayvanlar arasındaki değişkenlik (o görmek glomerüller hem de görülebiliyorŞekil 5A in atmaps). Tepe yanıtları (Şekil 5B) Kantitasyonu hayvanlar üzerindeki farklı glomerüller ve farklı kokular arasında basit bir istatistik karşılaştırma sağlar. Ancak, koku ile uyarılan kalsiyum yanıtları düzgün olmayan zamansal dinamiği olabilir, ve tek bir değer ile büyüklüğü miktarının bu karmaşıklığı göz ardı edecektir.
Şekil 1. Montaj bloğu şematik sinek tanıtılması ve yakın çekim (C) bir üst bakış (31 uyarlanmıştır) (A) önce ve sonra (B).
Şekil 2. Deneysel set-up şematik.
Şekil 3. Adım 2.8 (sol panel) ve ante ham floresan görüntü sonra sinek hazırlık (A) Üstten görünümnnal loblar G-CaMP1.6 (;: G-CaMP1.6: IR8a organizatörü UAS gal4 Genotip) ile etiketlenmiş. DC4 ve DP1l glomerül sırasıyla bunların morfoloji, boyutu ve konumu ile ayırt edilebilir ve kırmızı ve mavi ile işaretlenmiştir.
Propionik asit (% 1 v / v) ile cevap (B) Renk kodlu görüntüsü. Görüntünün (aynı zamanda Şekil 5A bakınız) adım 5,6 açıklandığı gibi hesaplanır tepkisinin tepe mesafe kadar taşınmış / F karşılık gelir. Soldaki colorscale% mesafe kadar taşınmış / F değeri belirtir. Siyah daireler (bkz. Şekil 5) yanıtları ölçmek için kullanılan faiz bölgenin konumunu ve boyutunu gösterir.
Şekil 4. Floresan muhabiri sinyal beyazlatma gideriliyor. Adım 5.3 'te tarif edildiği gibi ağartıcı düzeltme etkisi örnekleri. Sol panelde örnek veri tepkisinin şeklinde önemli bir değişiklik olmadan düzeltilebilir. Sağ panelde Örnek verileri ciddi etkiler edilirolasılıkla ağartıcı düzeltme tarafından ed sinyal düşüyor ve koku uyaran sona ermesinden sonra bazal korunduğundan.
Şekil 5 (a) En:. Glomeruli DC4 (sol) ve DP1l (sağ) propionik asit (% 1 v / v) ile kalsiyum tepkilerin zamansal dinamiği. Siyah izleri sekiz hayvanlar arasında ilgi bölgesi (Şekil 3B bakınız) içinde ortalama mesafe kadar taşınmış / F medyan göstermektedir. Gri yüzey dağılımının birinci ve üçüncü kartiller arasındaki aralık gösterir. Ortanca ve çeyrek değerler Sunum ortalama ve standart hata daha değişkenliği ve gözlenen yanıtların dağılımı hakkında daha fazla bilgi sağlar. Yeşil ve kırmızı kutuları kare Şekil 3B gösterilir ve Şekil 5B sayısal tepe yanıtları hesaplamak için ortalama göstermektedir. Alt: heatmaps mesafe kadar taşınmış / F değerleri repr ile, ayrı satırlara tek tek tüm hayvanlar için yanıt verileri göstermekcolorscale (en sağda) tarafından esented. Yatay siyah çubuklar uyaranın zaman ve süresini belirtiniz. (B) DC4 ve DP1l glomerül için sekiz hayvanlar üzerinde propiyonik asit medyan tepe yanıtları. Hata çubukları dağılımının birinci ve üçüncü kartiller arasındaki aralık göstermektedir.
Burada açıklanan hazırlama ve analiz yöntemleri buna karşılık gelen bir sürücü transgen kullanılabilir olduğu antennal lob (OSNs, LN ve PNS) nöronların herhangi bir popülasyonda koku-uyarılmış yanıtları analiz etmek için kullanılabilir. Bir floresans mikroskobu kullanılarak uygulaması tarif iken, bu hazırlama optik görüntüleme eşit konfokal ya da iki-fotonlu mikroskopi 22,32 kullanılarak gerçekleştirilebilir. Nitekim, bu son araçların nöronların ekspres özellikle çok sayıda gazeteci, görüntülerin çözünürlüğünü azaltabilir geniş alan mikroskobu saçılım problemi hafifletmek. Bu hazırlık, genellikle en az yarım saat koku-uyarılmış cevapların kayıtları izin verir, ama bu kez kaydedilen ölçüm sayısı ve uzunluğuna bağlı olarak önemli ölçüde daha uzun veya daha kısa olabilir, maruz kalma süresi her kare ve inter-stimulus aralığı için kullanılır. Ayrıca, iki-foton uyarması floresan rep photobleaching azaltabilirÖrter yanı sıra, hücresel fototoksisite, uzun zaman periyotları boyunca 22,32 ölçümü izin vermek üzere.
Ne olursa olsun mikroskop tercih, baş kapsülü içindeki uçucu beyin hareketi birçok problemi de olduğu zaman olduğu gibi hayvanlarda görüntüleme. Düzeltme hareketi küçük sorunları (adım 5.1) düzeltmek mümkün olmakla birlikte, genellikle daha iyi sadece son derece kararlı hazırlıkları kaydetmektir. Hareket artefaktları azaltmak için stratejiler şunlardır: (i) düzgün kaktüs dikeni sineğin probosis kısıtlayıcı, (ii) eicosane (önceki 2.6 adıma) (eicosane de eritilebilir ile sahnede onları sabitleme ile sineğin bacakları immobilizing ~ 37 ° C, bu amaçla havya) ucu genişletmek ve geliştirmek için bir gümüş tel kullanmak, (iii) ince cımbız ile özefagus (antennal sinirler arasındaki görünür) nicklemek.
Burada kullanılan G-CaMP1.6 ek olarak, G-cAMP ve diğer kalsiyum göstergelerinin optimize versiyonlarını, mevcutonların sinyal-gürültü oranı, bazal floresans ve temporal dinamikleri 12,28,33 hangi farklıdır. Sensörün hassas bir seçim dikkate tüm bu özellikleri, nöron tipi analiz edilecek ve biyolojik söz adreslenen almalıdır. Şu sensörler sağlam sinek nöral aktivitenin optik görüntüleme potansiyelini geliştirmeye devam edecektir belirli genetik sürücü hatları 35 sayısındaki artış ile birleştiğinde aksiyon potansiyelleri 12,34, ve daha da geliştirilmesi ile oldukça iyi bir korelasyon kalsiyum değişiklikleri rapor.
Yazarlar ifşa hiçbir şey yok.
Bu yöntem, Şekil 1 'de şematik olarak kullanımı için yerleştirme bloğu tasarımları ve Daniela Pelz çizilmesi için Pablo Traversa geliştirilmesinde Silke Sachse ve Beate Eisermann kabul eder. Biz Silke Sachse'dir Pavan Ramdya ve yazının yorumları için Raphael Rytz minnettarız. R. Bell Boehringer Ingelheim Vakfı Doktora Bursu tarafından desteklenmektedir. R. Benton laboratuvarında Araştırma Bağımsız Araştırmacı Desteği ve İsviçre Ulusal Bilim Vakfı başlayarak bir Avrupa Araştırma Konseyi tarafından finanse edilmektedir.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Reaktif | Satıcı | Katalog numarası | Yorumlar |
Cactus omurga | Bahçe merkezi | Çok esnek değildir, ~ 7mm uzun ince | |
Reçine | Yaylı enstrüman dükkanı | ||
İki bileşenli silikon | TEFE | KWIK-SIL | |
Özel pleksiglas montaj blok yaptı | Temin edilebilir Blueprints http://neuro.uni-konstanz.de/j ove_mountingblock_blueprint / | ||
Bakır ızgaraları | Athene Izgaralar | G220-5 | Normal olarak, elektron mikroskopi numuneler için kullanılır. |
Vidalar | Donanım mağaza | 2 mm çapında | |
Plastik lamelleri | Plano-em | L4193 | 22 X 22 mm |
Havya ipuçları | Conrad Elektronik | 830283-62 | |
Ayarlı güç kaynağı | Conrad Elektronik | 511407-62 | |
İnce tel | Isabellenhütte | Isa-ohm | 0.013 mm |
Eicosane | Sigma | 21,927-4 | |
Mikroskop | Zeiss | Axioexaminer D1 | |
CCD kamera | Visitron | CoolSnap HQ | |
Metafluor | Visitron | Acquisition yazılımı | |
Monokromatör | Visitron | Visichrome | |
Kırılabilir bıçakları | Güzel Bilim Araçları | 10050-00 | |
Bıçak Holder | TEFE | 14134 | |
Sapphire bıçak | TEFE | 500314 | Çift bıçak 1mm kenarlı |
Membran gaz pompaları | KNF Neuberger AG | NMP 830 hastada KVE | |
Sapphire bıçak tutucu | TEFE | 500317 | |
Üç yollu vana | Lee Şirketi | LFAA1200118H | Yapılandırma E |
Rotametre 500 ml / dakika | Analyt-MTC | 112-08SA | |
Rotametre 5 L / dak | Analyt-MTC | 102-08SA | |
Balmumu | Siladent Technik | 209212 | ; |
Selüloz pad | Kettenbach Tıp | 31003 | |
Cımbız | Plano-em | T5130 | Dumont biyoloji # 5 |
Şırınga | BD | 300928 | 2ml, Discardit II, 2adet |
Iğneler | Braun Sterican | 4665120 | 1.2mm OD |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır