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Articles by Matthias Gruhn in JoVE
Studium der neuronalen Basis Adaptive Fortbewegung bei Insekten
Matthias Gruhn, Philipp Rosenbaum, Hans-Peter Bollhagen, Ansgar Bueschges
Zoological Institute, University of Cologne
Wir beschreiben eine Methode, um die motorische Aktivität, zeitlich auf die elektrisch aufgezeichnet tarsal Kontakt-Signal in ein angebundenes Insekten aufnehmen, zu Fuß auf rutschigem Untergrund. Dies wird verwendet, um die neuronalen Grundlagen des adaptiven Verhaltens unter reduziertem Einfluss der mechanischen Wechselwirkungen zwischen den Beinen durch das Substrat zu studieren.
Other articles by Matthias Gruhn on PubMed
Phänotyp Plastizität in Haltemuskulatur Der Krebse Orconectes Limosus Raf:. Korrelation Von Myofibrillären ATPase-basierte Glasfaser Typisierung Mit Elektrophysiologischen Fasereigenschaften Und Die Wirkung Der Chronischen Nervenstimulation
The Journal of Experimental Zoology. Jul, 2002 | Pubmed ID: 12115909
Ein Implantierbarer Elektroden-Design Sowohl Für Chronische In-vivo-Aufnahme-und Nerven-Stimulation Axon Sich Freilaufenden Krebse
Journal of Neuroscience Methods. Jul, 2002 | Pubmed ID: 12191755
Dopamin Modulation Von Zwei Verzögerten Gleichrichter-Kalium-Ströme in Einem Kleinen Neuronalen Netzwerks
Journal of Neurophysiology. Oct, 2005 | Pubmed ID: 16014791
Gefesselte Stick Insect Wandern: Eine Modifizierte Rutschigen Oberfläche Setup Mit Optomotor Stimulation Und Elektrische Überwachung Des Tarsal Kontakt
Journal of Neuroscience Methods. Dec, 2006 | Pubmed ID: 16824615
Eine modifizierte und verbesserte Setup basierend auf Epstein und Graham [Epstein-S, Graham D. Behaviour und Motorleistung von Stabheuschrecken Wandern auf eine glatte Oberfläche. I. vorwärts gehen. J Exp Biol 1983; 105: 215-29] zu studieren geradeaus und biegen zu Fuß in die Stick-Insect wurde entwickelt und Anwendungen für seine Verwendung beschrieben werden. Das Tier ist fest auf einem Balsa-Stick und Wanderungen frei auf einer rutschigen Oberfläche mit einem dünnen Film einer Glyzerin/Wasser-Lösung auf einem Messingschild schwarz, Ni-beschichtet, poliert erstellt. Das Glyzerin/Wasser-Verhältnis steuert der Viskosität des Schmierstoffes und damit die Kräfte notwendig, die Beine des Insektes Stick zu verschieben. Eine kleine Menge von NaCl wird hinzugefügt, um elektrische Leitfähigkeit zu gewährleisten. Wandern wird induziert durch einen Optomotor Reiz gegeben durch zwei Streifen-Projektoren produzieren rotatorische und translatorische Reize, zu Fuß Richtung zu beeinflussen. Das Wandern Muster wird überwacht, auf zwei Arten: (1) tarsale Kontakt mit der glatten Oberfläche wird elektrisch mit einen Lock-in-Verstärker gemessen. Das tarsale-Kontakte-Signal ermöglicht die Korrelation mit der Tätigkeit in verschiedenen Muskeln des Beines Stick Insect mit EMG-Elektroden aufgezeichnet; (2) Bein Kinematik in der Horizontalebene ist mit synchronisierten high-Speed-Video überwacht. Dieses Setup ermöglicht uns die Kopplung der Tätigkeit in verschiedenen Beinmuskulatur entweder Swing oder Haltung Phase während gerade und Kurve zu Fuß an der intakten Tier oder der reduzierte Einzel-Bein-Vorbereitung mit hoher Zeitauflösung zu bestimmen.
Geradeaus Laufen Und Drehen Auf Einer Glatten Oberfläche
The Journal of Experimental Biology. Jan, 2009 | Pubmed ID: 19112138
Stabheuschrecken Wandern ergibt sich aus dem Zusammenwirken der verschiedenen Muster-Generatoren für die einzelnen Beine und koordinierende Inter-leg beeinflusst. Wir haben eine glatte Oberfläche Setup verwendet, um Verständnis von der Rolle spielt die lokale neuronale Verarbeitung in der thorakalen Ganglien in der Fähigkeit des Tieres zu drehen Bewegungen zeigen. Um dies zu erreichen, haben wir den Einfluss der mechanischen Kupplung durch den Boden mithilfe der rutschigen Oberfläche entfernt und sensorischen Input durch die aufeinanderfolgenden Amputation der benachbarten Beine entfernt. Wir analysierten das Wandern Muster des vorderen, mittleren und Hinterbeinen gefesselte Tiere über der Oberfläche angebracht und die Kinematik der gerade zu Fuß Beine mit denen der Kurve zu Fuß innen und außen Beine verglichen. Das Wandern Muster wurde elektrisch durch tarsale Kontakt Messung sowohl optisch mit synchronisierten High-Speed Video überwacht. Die Vektoren der Beinbewegung sind für die intakte und eine reduzierte Zubereitung vorgestellt. Tiere haben die Fähigkeit, auf der rutschigen Oberfläche koordiniert zu gehen. Bei einer Änderung von gerade um die Kurve zu gehen, die Schrittlänge für innen Beine verkürzt und der Vektor der Bewegung der inneren Beine ändert, ziehen Sie das Tier in der Kurve, während die äußeren Beine handeln zu ziehen und schieben Sie es in die Kurve. In der reduzierten zwei-Bein und in der Einzel-Bein-Vorbereitung das Verhalten der Beine blieb weitgehend unverändert in die Verhaltenskontexten gerade zu Fuß oder mit nur kleinen Änderungen in den extremen Positionen dreht. Dies deutet darauf hin, dass die einzelnen stepping Beine angesichts motor Programme auf der rutschigen Oberfläche in einer Weise durchführen, die sehr unabhängig, nicht nur der mechanischen Verbindung zwischen, sondern auch die Anwesenheit der anderen Beine ist.
Neuronale Kontrolle über Entladen Bein Körperhaltung Und Bein Swing Stick Insect, Schabe Und Maus Unterscheidet Sich Bei Größeren Tieren
The Journal of Neuroscience : the Official Journal of the Society for Neuroscience. Apr, 2009 | Pubmed ID: 19339606
Stick Insect (Carausius Stabschrecke) Beinmuskulatur Vertrag und entspannen Sie sich langsam. Kontrolle der Stick Insect-Bein-Haltung und Bewegung könnte daher aus, dass bei Tieren mit schneller Muskeln unterscheiden. In Übereinstimmung mit dieser Möglichkeit, gepflegt Stick Insect Beine Konstante Haltung ohne Bein motorische Nerven Aktivität, wenn die Tiere in der Luft gedreht wurden. Entladen Bein Haltung eine intrinsische Eigenschaft der Beine war wurde bestätigt, indem Sie zeigen, dass isolierte Beine Konstante, unabhängig vom Schwerkraft Körperhaltungen hatte. Muskel-Ablation-Experimente, hing Experimente zeigen, dass die Beinmuskulatur passive Kräfte waren groß im Vergleich zu Gravitationskräfte und Experimente zeigen, dass bei den Rest Körperhaltungen, Agonisten und Antagonisten erzeugt gleich Kräfte angegeben, die diese Haltungen teilweise von Beinmuskulatur. Bein Muskel-Aufnahmen zeigten, dass in die Gesamtheit des Swing Stick Insect Swing Motorneuronen abgefeuert. Um zu testen, ob bestimmte Insekten Stick waren diese Resultate wiederholen wir einige dieser Experimente in Schabe (Periplaneta Americana) und Maus. Isolierte Schabe Beine hatte auch Schwerkraft-unabhängige übrigen Positionen und Maus auch ausgelöst, während die Gesamtheit des Swing Motorneuronen schwingen. Diese Daten unterscheiden sich von denen in Mensch und Pferd aber nicht Katze. Diese größenabhängigen Variationen ob Beine Konstante, unabhängig vom Schwerkraft Körperhaltungen haben, in ob Swing Motorneuronen Feuer in die Gesamtheit des Swing und Berechnungen wie schnell passive Muskel-Kraft Gliedmaßen Bewegung verlangsamen würde, da die Gliedmaßen Größe variiert schlagen vor, daß diese Unterschiede durch Skalierung verursacht werden können. Gliedmaßen Größe kann somit so groß eine Determinante als phylogenetische Position entladen Gliedmaßen Motorsteuerung Strategie sein.
Steuerung Der Geschwindigkeit in Die Stick-Insect Carausius Stabschrecke Verstärkt
Journal of Neurophysiology. Aug, 2009 | Pubmed ID: 19535483
Wir spielten elektrophysiologische und Verhaltens Experimente in Einzel-Bein-Vorbereitungen und intakten Tieren die Stick-Insect Carausius Stabschrecke Mechanismen der Kontrolle der Schrittgeschwindigkeit zu verstehen. Auf der Ebene der einzelnen Beine fanden wir keine signifikante Korrelation zwischen stepping Geschwindigkeit und Spike-Frequenz von Motoneuronen (MNs) als die zuvor gezeigte Änderung im Musculus Flexor (Haltung) MN Aktivität. Jedoch sind die Pausen zwischen Haltung und Swing Motoneuron-Aktivität am Übergang von Haltung, Phase schwingen und stepping Geschwindigkeit korreliert. Pausen werden mit zunehmender Geschwindigkeit kürzer und vollständig verschwinden, während schnelle stepping Sequenzen. Durch extra- und intrazelluläre Aufnahmen in Einzel-Bein Stick Insect Vorbereitungen fanden wir keine systematische Beziehung zwischen der Geschwindigkeit der ein stepping Vorderbein und die motoneuronal Aktivität in der Ipsi - oder kontralateralen mesothoracic Winkelmesser und Retraktor, sowie Beuger- und Musculus Extensor MNs. Die Beobachtungen auf die mangelnde Koordinierung der Schattenwirtschaft Geschwindigkeit zwischen Beinen in Einzel-Bein Vorbereitungen wurden mit intakten Stabheuschrecken, angebunden über eine glatte Oberfläche, mechanische Kopplung durch den Boden und damit effektiv zu entfernen Verhaltens Experimente bestätigt. In dieser Situation gab es wieder keine systematische Zusammenhänge zwischen der stepping Geschwindigkeiten der verschiedenen Beine, trotz der Feststellung, dass eine Zunahme der Geschwindigkeit in einem einzigen Vorderbein verstärkt mit einer allgemeinen Steigerung der Nerv Tätigkeit in allen Jungverheiratete zwischen der Subesophageal und alle thorakalen Ganglien korreliert ist. Wenn das gefesselte Tier zu Fuß Geschwindigkeit durch eine kurze taktile Reiz erhöht, wurden jedoch eine Escape-ähnliche Reaktion provozieren, stepping Geschwindigkeiten der ipsilateralen Beine gefunden für mehrere Schritte korreliert werden. Diese Ergebnisse zeigen, dass es keine ständige Koordinierung der Intensivierung von Geschwindigkeiten zwischen die Beine, aber, dass eine solche Koordinierung kann unter bestimmten Bedingungen aktiviert werden.
Aktivitätsmuster Und Timing Der Muskelaktivität Walking Und Rückwärts Walking Stick Insect Carausius Stabschrecke Weiterleiten
Journal of Neurophysiology. Sep, 2010 | Pubmed ID: 20668273
Verständnis, wie Tiere Fortbewegung in verschiedenen Verhaltensweisen Steuern erfordert Verständnis die Kinematik der Beinbewegungen und die neuronale Aktivität zugrunde liegen diese Bewegungen. Stick-Insect Bein Kinematik unterscheiden sich vorwärts und rückwärts gehen. Bein Muskelaktivität in diese Verhaltensweisen zu beschreiben, ist ein erster Schritt zu die Neuronale Grundlagen für diese Unterschiede zu verstehen. Wir berichten hier, der Ausstieg von EMG-Aktivitäten und Wartezeiten der ersten Spitzen relativ präzise elektrische Messungen der mittleren Bein Tarsos Touchdown und Abheben von drei Paar (Winkelmesser/Retraktor Coxae, Musculus Levator/Musculus Depressor Trochanteris, Musculus Extensor/m. Flexor Tibia postaxiale) Stick Insect mittleren antagonistischen Beinmuskulatur, die zentrale Rolle bei der Erzeugung von Beinbewegungen beim vorwärts- und Rückwärtsbewegung gerade gehen. Vorwärts gehende Haltung Phase Muskel (Musculus Depressor Beuger- und Retraktor) Aktivitäten waren eng mit Touchdown, beginnend im Durchschnitt 93 ms vor und 9 und 35 ms nach Touchdown, bzw. gekoppelt. (Vorwärts gehende Schaukel Phase Muskel Musculus Levator, Musculus Extensor und Winkelmesser) Aktivitäten wurden zum abheben, beginnend im Durchschnitt 100, 67 und 37 ms vor dem abheben, bzw. weniger eng gekoppelt. Beim rückwärts gehen die Winkelmesser/Retraktor umgekehrt Muskeln ihre schrittweise vorwärts gehen, mit der Retraktor aktiv sein während Swing und die Winkelmesser während Haltung gegenüber. Vergleich der intakten Tier und reduzierte zwei und eins-Mitte-Leg-Zubereitungen, während weiter gerade gehen nur kleine Änderungen im gesamten EMG-Aktivität sondern auch Änderungen bezüglich der ersten Spitze Wartezeiten in den meisten Muskeln zeigte. Ändern der Körpergröße, verändert höchstwahrscheinlich aufgrund von Änderungen im Bein gemeinsamen laden, die Intensität, aber nicht der Zeitpunkt, der Musculus Depressor Muskelaktivität.
Dominanz Der Lokalen Sensorische Signale über Vermögens Effekte in Einem Motorsystem: Experimente
Biological Cybernetics. Jan, 2012 | Pubmed ID: 22290138
Vierbeinigen Fortbewegung erfordert, dass die Informationen lokal auf einem Bein und Vermögens Signale aus den anderen Beinen werden entsprechend verarbeitet, um eine koordinierte Wander-Muster zu etablieren. Jedoch ist sehr wenig bekannt über die relative Bedeutung der lokalen und Vermögens Signale, wenn sie auf die zentralen Muster-Generatoren (Verbrauchsgüter) der verschiedenen Bein Gelenke konvergieren. Wir untersuchen diese Frage auf die CPG der mittleren Bein Coxa-Trochanter (CTr)-gemeinsame des Insektes Stick zum Heben und senken des Armes zuständig ist. Wir ein semi-intact Präparat mit einer intakten Vorderbein verstärkt auf einem Laufband verwendet und gleichzeitig stimuliert laden Sensoren des mittleren Beines. Wir fanden, dass mittlere Bein laden Signale platzt in das mittlere Bein Musculus Depressor Motoneurons (MNs) hervorrufen. Die gleiche lokale Belastung Signale könnten auch rhythmische Aktivität in der CPG des mittleren Beines CTr-Joint hervorrufen, wenn die Stimulation des mittleren Bein laden Sensoren mit Vorderbein zusammenfiel verstärkt. Jedoch der Einfluss des vorderen Beines verstärkt war im allgemeinen schwach, so dass Vorderbein Intensivierung allein nur selten durch den Wechsel zwischen mittleren Bein Musculus Levator und Musculus Depressor MN Aktivität begleitet wurde. Wir daraus schließen, dass die Auswirkungen der lokalen sensorische Signale auf dem Musculus Levator-Musculus Depressor-motor-System stärker als die Vermögens Einfluss durch Vorderbein verstärkt.
