دراسة الأساس العصبي للسلوك الحركي التكيفية في الحشرات

نحن تصف طريقة لتسجيل النشاط الحركي والتي تزامنت مع إشارة الاتصال الرصغي سجلت كهربائيا في حشرة المربوطة ، والمشي على سطح زلق. ويستخدم هذا لدراسة الأساس العصبي للسلوك التكيف تحت تأثير انخفاض التفاعل الميكانيكية بين الساقين من خلال الركيزة.

الهدف العام من هذا الإجراء هو تحليل فسيولوجيا عضلات الساق. توقيته وحركيته في حشرة مربوطة أثناء مواقف المشي المختلفة. يتم استخدام الحشرة اللاصقة raus miosis في هذه الدراسة لأنها كبيرة نسبيا بالنسبة للحشرة وفصلت بوضوح عن العقد المقطعية.

أولا ، يتم ربط وتصنيفه لتتبع الفيديو الفلوري. بعد ذلك ، يتم وضع أقطاب مخطط كهربية العضل في عضلات المنقلة والضام. ثم يتبع تحضير الحشرة المربوطة لتسجيل التلامس الرصغي على سطح زلق.

الخطوة الأخيرة من الإجراء هي التسجيل المتزامن لنشاط عضلات الساق والتلامس الرصغي أثناء مواقف المشي المختلفة. في النهاية ، يمكن الحصول على نتائج تظهر تغييرات في توقيت العضلات. اعتمادا على السياق السلوكي ، يتم استخدام الساق في الميزة الرئيسية لهذه الطريقة على التقنيات الحالية مثل الدراسة.

المشي على كرات الرحلة هو إزالة الاقتران الميكانيكي عبر الأرض. يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على الأسئلة الرئيسية في التحكم الحركي ، مثل مدى مساهمة ساق واحدة في المشي في الساق الحركية. تفتح الآثار المترتبة على هذه التقنية مجال السلوك الحركي التكيفي لأنه يمكننا الآن دراسة التغييرات في سرعة المشي ، في اتجاه المشي على مستوى الساق الواحدة ، مما يدل على أن الإعداد سيكون مطاردة.

بيتر بوها ، فني في مختبري ، لوحان نحاسيان مطليان بالنيكل مرتبطان بإحكام معزولان ببعضهما البعض من خلال شريط بعرض ملليمترين من مكونين. تستخدم الايبوكسي لإعداد سطح المشي الزلق للحيوان ، وقم بتليين كل نصف من اللوحة على حدة بمزيج ملحي من الجلسرين موصل للكهرباء باستخدام قطعة من الأنسجة الرخوة. عند تطبيقه بشكل صحيح ، يجب أن يتراوح سمك المحلول بين 0.1 و 0.2 ملم ويخلق لزوجة حركية سطحية تبلغ حوالي 430 سنتيما.

يتم وضع شاشتين زجاجيتين أرضيتين مستديرتين أمام اللوحة بحيث تكون على بعد 70 ملم من عيون أثناء التجربة. عندما يتم عرض نمط مخطط متحرك على هذه الشاشات ، سيبدأ في السير للأمام. يتم تحفيز المشي من خلال نمط تدريجي على كلتا الشاشتين مع خطوط تتحرك للخارج أو بواسطة شعاع أسود واحد على خلفية بيضاء موضوعة بين الشاشات ، والتي يمكن أن تثير تسلسلات مشي مستقيمة أطول.

إذا كان كلا نمطي الشريط التدريجي يتحركان في نفس الاتجاه ، يتم تحفيز الدوران. بمجرد تجميع الإعداد التجريبي ، يمكن تحضير لتجربة باستخدام حبل الأسمنت السني ، وهو جانب بطني من الحشرات البالغة لأسفل على عصا بصلة رفيعة ، متصلة بأنبوب نحاسي بمقبس. يبرز الرأس والساقين من مقدمة وجانب Dell للسماح بحركتهم الحرة.

بعد ذلك ، يتم استخدام أصباغ الفلورسنت الممزوجة بأسمنت الأسنان لتمييز الرأس والصدر وعظم الفخذ البعيد والساق لكل ساق لوقت لاحق. تتبع الفيديو. يتم تسجيل نشاط عضلات عن طريق أقطاب كهربية كهربية العضل المزروعة في الصدر.

يتم تضخيم الإشارة 100 مرة في مكبر صوت مسبق ثم يتم تضخيمها 10 مرات وتصفيتها من 100 هرتز إلى 2000 هرتز قبل تحويلها إلى إشارة رقمية. تصنع الأقطاب الكهربائية من مسحة سلكية نحاسية مطلية بالغراء ، ثم يتم لفها حول بعضها البعض ، وتباع أحد طرفي السلك الملتوي إلى قابس صغير وتقطع الطرف الآخر باستخدام دبوس دقيقة تثقب ثقوب صغيرة في البشرة التي سيمر من خلالها القطب. للاتصال بالعضلات ، ضع القابس الصغير على أحد طرفي السلك إلى المقبس المتصل بالأنبوب النحاسي الذي يرتبط به.

أدخل الطرف المقطوع للقطب الكهربائي من خلال الفتحة الموجودة أسفل البشرة مباشرة في عضلة بحيث يتم وضع سلكين لكل قطب كهربائي في ثقوب منفصلة تفصل بينهما حوالي ملليمتر واحد. لتثبيت الأسلاك في مكانها ، نستخدم قطرة صغيرة من غراء الأكريليك الهيستو. يتم إدخال سلك آخر في البطن ، والذي سيكون بمثابة قطب مرجعي من أجل فهم العلاقة بين حركية مشي الحشرات وفسيولوجيا العضلات.

يتم قياس ملامسة الرصغ أثناء المشي أثناء تسجيل مخطط كهربية العضل ، وحرق العزل في نهاية قطعة من الأسلاك النحاسية بطول 15 سم مع الكحول لتتمكن من قياس تدفق التيار عبر الرصغ. بعد ذلك ، يتم تشكيل حلقة على أحد طرفي السلك ينزلق فوق تاس ويتم شدها في الطرف البعيد من الساق. ثم يتم تثبيت السلك على صدر بقطرة من الأسمنت السني ، ويتم توصيل عصا النقطة في الأنبوب النحاسي الذي يتم لصق به بمناور صغير.

من أجل السماح بتعديل ارتفاع بين سبعة و 12 ملم فوق السطح الزلق ، فإن هذا يتوافق مع ارتفاع الحشرة أثناء المشي الحر عبر تجعيد التمساح. ثم يتم توصيل الطرف الآخر من السلك بمكبر الصوت التفاضلي. نطبق قطرة من كريم القطب الكهربائي على مناطق التلامس لتحسين موصلية السلك في نهاياتها ، تكتمل الدائرة عن طريق توصيل اللوحة بمكبر الصوت بمقابس في قاعدة اللوحة.

مولد النبض بإنشاء إشارة يتم تطبيقها على نصفي اللوحة عبر هذه المقابس. يتم توصيل أحد الخيوط من اللوحة بمكبر الصوت ويستخدم كإشارة مرجعية. الآن مع وجود في مكانه والأسلاك المتصلة ، تصبح ساقه مفتاحا وسيتدفق تيار عبر الرغغ لإغلاق دائرة بين اللوحة ومكبر الصوت.

ينتج عن هذا إشارة ذات مهلة أقل من مللي ثانية واحدة عند الاتصال وإشارة متأخرة تنطلق من السعر. يتم اختبار قوة الإشارة عن طريق تحريك الرجس النصي لأعلى ولأسفل. ثم يتم توصيل أسلاك مخطط كهربية العضل بمكبرات الصوت.

يتم تسجيل إشارة الزناد للكاميرا في وقت واحد مع التلامس الرصغي وتتبع مخطط كهربية العضل للسماح بارتباط الإطار بإطار من الآثار. الآن ، يمكن تسجيل تسلسل المشي مع وجود في مكانه وكل شيء مرفق. يتم بدء النمط المرئي وتسجيل الفيديو في وقت واحد من أجل إنشاء تسجيل مرئي للحركة كعنصر تحكم.

باستخدام كاميرا فيديو عالية السرعة 100 إطار في الثانية ، قم بتسجيل حركة الساق من الأعلى ومن خلال مرآة موضوعة بزاوية 45 درجة خلف. إذا لم يبدأ في الحركة تلقائيا ، فيمكن تحفيزه في البطن بفرشاة أو باستخدام بخاخ هناك إلى الهوائيات. يمكن تحسين أي تتبع لعلامات الفلورسنت على عن طريق إضاءة بمجموعة من مصابيح LED الزرقاء وإرفاق مرشح أصفر بعدسة الكاميرا.

يؤدي ذلك إلى منع الطول الموجي القصير لضوء التنشيط ويضيف تباينا إلى الفيديو. قم أولا بتسجيل تسلسل المشي للحيوان السليم كعنصر تحكم. تغيير المحفزات البصرية يغير اتجاه الحركة.

إذا رغبت في ذلك ، قم ببتر الساقين عن طريق الضغط على عظم الفخذ بزوج من الملقط واترك 30 دقيقة للتعافي. الآن يمكن تقييم الدور الفسيولوجي للأرجل المفقودة. توضح النقاط الموجودة في هذه الصورة مواضع الأقطاب الكهربائية في عضلات المنقلة والضام في منتصف الساق.

في مستحضر مخطط كهربية العضل هذا ، تمت إزالة الساقين الأمامية والخلفية لدراسة تأثير الأرجل المجاورة على الحركة ونشاط عضلات الساقين الوسطى. الآن البيانات الموجودة في هذا الأثر لحيوان يتحول ، يظهر الأثر العلوي أثر التلامس الرصغي. بينما يظهر التتبع السفلي مخطط كهربية العضل من العضلة الضامة.

أثناء الخطوات الأمامية في بداية التتبع ، يكون الضام نشطا أثناء الوقوف بينما تكون الساق ملامسة للأرض. بعد مفتاح قصير ، تنخرط الساق في خطوات خلفية ويكون الضام نشطا أثناء التأرجح ، بينما تكون الساق في الهواء. فيما يلي عرض كامل لجميع البيانات التي تم جمعها أثناء سير في الأعلى هو أثر مخطط كهربية العضل من عضلة المنقلة.

يوجد في الوسط أثر مخطط كهربية العضل من عضلات الضام ، وفيما يلي إشارة الاتصال الرصغي. في الداخل ، يمكنك رؤية الحركات الفعلية للحيوان التي تم التقاطها بواسطة الكاميرا عالية السرعة. يتوافق النشاط المتناوب في آثار مخطط كهربية العضل مع نشاط العضلتين في دورة الخطوات.

تنشط عضلة المنقلة قبل وأثناء مرحلة التأرجح مباشرة ، ويكون الضام نشطا بعد الهبوط وأثناء مرحلة الوقوف. بمجرد إتقانها ، يمكن إجراء التحضير في أقل من 90 دقيقة ، ويمكن الحصول على البيانات لعدة ساعات بعد هذا الإجراء. يمكن إجراء طرق أخرى مثل التحليل الحركي أو تسجيلات الخلية المفردة في يتصرف بشكل سليم تقريبا بعد تطوره.

ساعدت هذه التقنية الباحثين في مجال التحكم في المحركات على معالجة الأسئلة حول كيفية توليد الزوائد المفردة لأنماط قاطرة مرنة وقابلة للتكيف.