القياسات الكهربية من نظام العثة الشم

الهدف العام من التجربة التالية هو توضيح سهولة تسجيل الاستجابات الشمية من الجهاز العصبي للحشرة. ويتم تحقيق ذلك عن طريق تثبيت فراشة حية وتوصيل أقطاب كهربائية بقرن الاستشعار أو بعصبون فردي لتسجيل الاستجابات الناجمة عن المواد العطرية. وكخطوة أولى، يتم غرز قطب زجاجي مملوء بمحلول ملحي في العين ليكون بمثابة القطب الأرضي، وفي الخطوة الثانية، يتم إدخال قطب زجاجي مملوء بمحلول ملحي في أي من الفراشات المثبتة، مما يتيح تسجيل الاستجابات الكهربائية على شكل مخطط لقرن الاستشعار (antenna gram) لتسجيل استجابات الوحدة الواحدة من عصبون مستقبل شمّي.

يتم إدخال قطب التسجيل عند قاعدة قرن الاستشعار. بعد ذلك، يتم تضخيم إشارة الهوائي وتغذيتها في محول تماثلي رقمي من أجل تسجيل الإشارات وحفظها. يتم الحصول على نتائج تظهر استجابات مستحثة بالروائح تعتمد على الجرعة، وذلك بناءً على الإشارة الكهربائية المسجلة في شكل إشارة EAG أو نبضة.

لقد طورنا طريقة جديدة لتسجيل المخطط العصبي (Enterogram) من عثة برتقال نافال (Naval orange) الحية والمقيدة. تتمثل الميزة الرئيسية لهذه التقنية في أن التحضير يدوم لفترة طويلة، مما يسمح باستخدام العثة نفسها عدة مرات لتسجيل استجابات متعددة، كما يمكن استخدام العثة ذاتها لتسجيل استجابات الوحدة المنفردة من مستشعر فردي في قرن الاستشعار. وقد ركزنا على عثة برتقال نافال نظرًا لأهميتها الزراعية في كاليفورنيا.

ومع ذلك، يمكن استخدام هذه الطريقة لأنواع أخرى من الحشرات ذات الأجزاء الفمية الماصة، ليس فقط للإجابة على الأسئلة الجوهرية حول الوظائف القديمة، بل وأيضاً لتطوير جاذبات جديدة. وتستخدم هذه الدراسة للجهاز الشمي لدى العث دودة برتقال نافال Ullo Ella.

يتم الحفاظ على مستعمرة الحشرات في غرف بيئية عند درجة حرارة 28 درجة مئوية تقريبًا، ورطوبة نسبية تبلغ 75% تقريبًا، وتحت نظام ضوئي يتراوح بين 16 إلى 8 ساعات من الضوء والظلام. يتم تجهيز حاويات للعث حديث البزوغ عن طريق وضع ما يصل إلى 10 طبقات من المناشف الورقية المبللة بالماء في صندوق بلاستيكي. يتم جمع وتحديد جنس العث البازغ يوميًا، ثم نقلها إلى الصندوق البلاستيكي. يُغطى الصندوق بغطاء مثقوب للسماح بتدوير الهواء استعدادًا للتسجيلات الفيزيولوجية الكهربائية.

أولاً، قم بصنع حامل للعثة عن طريق قص طرف ماصة سعة 200 microliter ليكون قطر الطرف حوالي 2 mm. بالنسبة لاختبار EAG أو SSR، اختر عثة مر على خروجها من الشرنقة من يومين إلى أربعة أيام. أدخل العثة في الماصة من الطرف المقابل للرأس باستخدام قطعة صغيرة من ورق المناديل المبلل، ثم ادفع العثة برفق نحو رأس الماصة.

استمر في دفع العثة حتى تبرز قرون الاستشعار وجزء من الرأس من الطرف، ثم قم بتثبيت الرأس المكشوف عن طريق تغطيته بطين غير جاف، مع ترك جزء صغير من إحدى العينين وقرني الاستشعار مكشوفين. ضع تحضير العثة على منصة المجهر المتلاعب بالكهربائية (electrogram microm manipulator) بين حاملَي القطبين الكهربائيين باستخدام أقطاب زجاجية يقل قطر طرفها عن one micron. املأ الأقطاب الكهربائية بمحلول centum limb ringer.

بينما تنظر عبر المجهر، قم بوخز المنطقة المكشوفة من العين باستخدام قطب كهربائي واحد، والذي سيعمل كقطب مرجعي. الخطوة التالية هي وضع أقطاب التسجيل على قرون الاستشعار.

تتكون قرون استشعار ذكر فراشة دودة الخوخ البحرية من قطع متعددة، وتزدان كل قطعة بعدد كبير من البنى الشبيهة بالشعيرات. وتوضح الصورة المصغرة، وهي صورة بالمجهر الإلكتروني الماسح، تفاصيل الـ illa لتسهيل عملية التسجيل من قرون الاستشعار. يتم قطع قطعة أو قطعتين من الأجزاء الطرفية لقرون الاستشعار.

بعد ذلك، أدخل كلا قرني الاستشعار في قطب التسجيل. بدلاً من ذلك، وللتسجيلات من حساسية واحدة، أدخل قطب التسجيل عند قاعدة الحساسية. يتم تضخيم جهود الفعل الناتجة عن الحساسية بواسطة مضخم أولي عالي الممانعة، ثم تُنقل إلى محول رقمي تماثلي ذكي يعمل عبر USB لتحليلها لاحقاً باستخدام برنامج autos spike.

تتمثل الخطوة التالية في تحضير المحفز الكيميائي باستخدام ZZ 1113 HEXA deca Now، وهو مكون رئيسي في خليط الفيرومونات الأنثوية لديدان البرتقالة البحرية؛ قم بتخفيف المادة الكيميائية باستخدام hexane لتحضير تخفيفات DIC. ضع 10 µL من محلول المحفز على ورق ترشيح watman. قم بتبخير المذيب عن طريق رجه بلطف لمدة 10 ثوانٍ.

تحت غطاء سحب الأدخنة، ضع الشريط في سرنجة بولي بروبيلين سعة 5 milliliters، ويُستخدم الهكسان وحده وسرنجة فارغة لعمليات التحكم في التحضير. يتم تثبيت EAG أو SSR في تيار هوائي مرطب يتم توفيره بواسطة وحدة التحكم في محفز syntax بمعدل 20 milliliters في الثانية. قم بتوصيل السرنجة التي تحتوي على المحفز الكيميائي بوحدة التحكم في تيار الهواء.

سجّل الإشارات الكهربائية الأساسية لمدة ثانيتين. بعد ذلك، أضف نبضة تحفيزية بمعدل 4 mL/s إلى التيار الهوائي لمدة 500 ms. استمر في تسجيل الإشارات الكهربائية لمدة ثماني ثوانٍ إضافية.

اترك دقيقة واحدة على الأقل بين عمليات التحفيز. يوضح هذا الشكل استجابة قوية تعتمد على الجرعة من قرون استشعار عثة ذكر مقيد. تم التحفيز باستخدام مكون الفيرومون الأنثوي، CZ 1113 hexaco.

الاستجابة للهكسان. يظهر التحكم في الناقل بواسطة الخط الأزرق بالتتابع. تولد الجرعات الأكبر من الفيرومون تسجيلات تخطيط كهربائي أكبر بالتتابع.

يوضح هذا الشكل تسجيلات الوحدة المفردة خارج الخلوية من عضو tric andum استجابةً للتحفيز بواسطة مكون الفيرومون الأنثوي. وتظهر هذه التسجيلات استجابة استثارية تعتمد على الجرعة. وبمجرد إتقان هذه التقنية، يمكن تنفيذها في غضون ساعتين إذا أُجريت بشكل صحيح.

عند استخدام هذه الطريقة، تأكد من تجنب التلوث واستخدام مواد كيميائية بأعلى درجة نقاء ممكنة.