可利用单感器记录技术测定昆虫嗅觉感觉神经元对气味分子的电生理反应。在本视频文章中,我们将演示如何在果蝇(Drosophila melanogaster)的触角和疟疾蚊子(Anopheles gambiae)的上颚须上进行单感器记录。
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可利用单感器记录技术测定昆虫嗅觉感觉神经元对气味分子的电生理反应。在本视频文章中,我们将演示如何在果蝇(Drosophila melanogaster)的触角和疟疾蚊子(Anopheles gambiae)的上颚须上进行单感器记录。
嗅觉对昆虫寻找食物、配偶、天敌以及产卵场所至关重要3。昆虫的嗅觉感觉神经元(OSNs)被包裹在称为嗅小节(sensilla)的感觉毛中,这些嗅小节覆盖在嗅觉器官的表面。每个嗅小节的表面分布着微小的孔隙,气味分子通过这些孔隙进入,并溶解于一种称为嗅小节淋巴液的液体中,该液体包围着位于嗅小节内的OSN感觉树突。OSN树突表达气味受体(OR)蛋白,在昆虫中,这些蛋白作为气味门控离子通道发挥作用4, 5。气味分子与OR的相互作用会增强或抑制OSN的基础放电频率。这种以动作电位形式呈现的神经活动,构成了气味分子在性质、强度和时间特征上的最初神经表征6, 7。
由于这些感觉毛易于接触,可通过将记录电极插入嗅觉毛淋巴液中,同时将参考电极置于昆虫眼部或体部的淋巴液内,从而对单个嗅觉感觉神经元(OSN)进行细胞外记录。在Drosophila中,每个嗅觉毛内含有1至4个OSN,但每个OSN通常表现出特征性的峰电位幅度。利用峰电位分类技术,可将放电反应归因于特定的单个OSN。这种单个嗅觉毛记录(SSR)技术通过检测嗅觉毛淋巴液与参考电极之间的电位差,记录由OSN受体活动产生的电脉冲信号1, 2, 8。对气味物质刺激后峰电位数量的变化,构成了昆虫气味编码的细胞基础。本文中,我们描述了目前本实验室用于在Drosophila melanogaster和Anopheles gambiae中进行SSR的制备方法,并展示了由气味物质诱导的、具有嗅觉毛特异性的代表性记录轨迹。
1. 气味稀释
2. 气味递送系统
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生物利用嗅觉线索来识别食物来源、潜在配偶以及捕食者。Drosophila melanogaster 和 Anopheles gambiae 的嗅觉感觉神经元(OSNs)易于获取,可在气味脉冲刺激的同时监测其电活动。这些神经元是外部刺激与大脑更高级中枢之间的首个中继站,信息将在这些中枢进一步处理。
本视频介绍的单感器记录(SSR)技术已被广泛用于记录嗅觉神经元(OSNs)并研究其对大量气味分子的电生理反应6, 7。随着嗅觉受体(ORs)的去孤儿化6, 11以及将ORs定位至黑腹果蝇(Drosophila)触角特定位置的研究进展9, 12, 13,SSR技术已成为一种强大的工具,可用于在活体(in vivo)条件下分析特定ORs的电生理特性,这是理解外部嗅觉世界如何通过OSNs转化为电信号并最终被动物感知的第一步。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 | |
|---|---|---|---|---|
| 石蜡油 | 气味物质 | Fluka | 76235 | |
| 高纯度气味物质(>98%) | 气味物质 | Sigma-Aldrich | 乙酸甲酯 #296996 1-辛烯-3-醇 #74950 | |
| 滤纸条 | 气味物质 | Fisher Scientific | 05-714-1 | 色谱纸 |
| 连接器 | 气味物质 | Cole-Parmer | EW-06365-40 | 1/16x1/8" |
| 玻璃小瓶 | 气味物质 | Agilent Technologies | 5182-0556 | |
| 气路塑料管 | 气味递送 | Python Products | 500PAL | |
| 1 支移液管 | 气味递送 | Corning | 4101 | 10 mL |
| 塑料管 | 气味递送 | Cole-Parmer | EW-06418-0 | 0.050"x0.090"外径 |
| 一次性硼硅酸盐玻璃巴斯德吸管 | 气味递送 | Fisher Scientific | 13-678-20A | 5-3/4 英寸 |
| 可编程刺激控制器 | 气味递送 | Syntech | CS-55 | |
| 防震台 | 电生理设备 | TMC | 63533 | 36”宽×30”深×29”高 |
| 法拉第笼 | 电生理设备 | TMC | MI8133303 | |
| 倒置显微镜 | 电生理设备 | Nikon Instruments | E600FN ECLIPSE | 记录用显微镜 |
| 10x 和 100x 物镜 | 电生理设备 | Nikon Instruments | 10x Plan Fluor 100x L Plan | |
| 解剖显微镜 | 电生理设备 | Nikon Instruments | EZ645 | 用于电极拉制/昆虫准备的显微镜 |
| 磁力支架 | 电生理设备 | Newport Corp. | MODEL 150 | |
| IDAC | 电生理设备 | Syntech | IDAC-4 | |
| 采集软件 | 电生理设备 | Syntech | Autospike | |
| 1 台粗调操纵器 | 电生理设备 | Narishige International | MN-151 | 操纵杆式操纵器 用于定位参考电极 |
| 1 台微操纵器 | 电生理设备 | EXFO | PCS-6000 | 用于定位记录电极 |
| 鳄鱼夹 | 电生理设备 | Pomona | AL-B-12-0 | |
| 电缆 | 电生理设备 | Pomona | B-36-0 | 测试电缆组件 |
| 2 个电极夹持器 | 电生理设备 | Syntech | N/A | 钨丝电极用夹持器(2 个一套) |
| 交流探头 | 电生理设备 | Syntech | N/A | 通用单端探头(10×交流) |
| 钨电极 | 电生理设备 | Microprobes | M210 | 直型钨棒,0.005×3 |
| 氢氧化钾 | 电生理设备 | Sigma-Aldrich | 221473 | |
| 注射器 | 电生理设备 | BD Biosciences | 301625 | 20 mL |
| 电源 | 电生理设备 | Wild Heerbrugg | 例如 MTR32 | |
| 垂直拉制仪 | 昆虫准备 | Narishige International | PB-7 | |
| 剃须刀片 | 昆虫准备 | VWR international | 55411-050 | |
| 牙科蜡 | 昆虫准备 | Patterson | 091-1503 | |
| 显微镜载玻片 | 昆虫准备 | Fisher Scientific | 12-550A | |
| 盖玻片 | 昆虫准备 | Fisher Scientific | 12-541A | 18×18 #1.5 |
| 聚丙烯网 | 昆虫准备 | Small Parts, Inc. | CMP-0500-B | |
| 玻璃电极 | 昆虫准备 | Frederick Haer and Co. | 27-32-0-075 | 毛细管,硼硅酸盐玻璃,外径 1.5 mm × 内径 1.12 mm × 长 75 mm |
| 双面胶带(3M) | 昆虫准备 | 3M | MMM6652P3436 | 双面胶带(3M) |
| 镊子 | 昆虫准备 | Fine Science Tools | 021x0053 | Dumont #5 镜面抛光镊子 |
| 小型塑料杯 | 昆虫准备 | VWR international | 89009-662 | 7 × 5.7(23/4 × 21/4) |
| 电动吸虫器 | 昆虫准备 | Gempler’s | RHM200 |
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