导航行为 果蝇 幼虫对嗅觉感觉神经元光遗传学刺激的反应

摘要

来源：Clark, D. A.等 追踪 黑腹果蝇 光遗传学刺激嗅觉神经元对幼虫行为的影响 J. Vis. Exp. (2018).

本视频展示了一项关于导航行为的研究 果蝇 幼虫在嗅觉感觉神经元（ORNs）光遗传学刺激下的反应。转基因 果蝇 在行为实验装置内的琼脂糖上放置表达有光敏感离子通道的幼虫。通过光遗传学刺激光照打开离子通道，引起阳离子内流，从而触发信号向大脑的传递，并记录其导航行为。

方案

1. 构建行为实验装置并准备用于行为实验装置中光遗传学刺激的硬件

1. 为构建一个避光行为实验箱，制作一个尺寸为89 x 61 x 66 cm的箱子³ （长35英寸 × 宽24英寸 × 高26英寸），由黑色有机玻璃亚克力板（厚3 mm）制成（参见 材料清单）。用于制作该盒子的材料在当地五金店应可购得。将此盒子放置于行为实验室内的一张桌面上（图 1A).
2. 安装一个配备红外长通830 nm滤光片和8 mm F1.4 C接口镜头的单色通用串行总线（USB）3.0电荷耦合器件（CCD）相机（参见 材料表) 固定在黑色盒子顶部中央。安装两条红外发光二极管（LED）灯带（参见 材料表) 放置在桌面上，以在黑暗的实验区域内照亮幼虫（图1A).
3. 构建LED平台时，取一块22 cm × 22 cm的方形铝板（建议喷涂哑光黑色漆以消除任何反射）。在铝板中央，使用金属切割工具切割一个足够大的孔，以便围绕CCD相机安装。
4. 用红色LED灯带覆盖金属板（参见 材料表）。将LED灯带电线串联焊接，并将灯带电线接入由树莓派2B微处理器控制的光耦继电器（参见 材料列表) (图1B

结果

图1：行为实验装置及幼虫爬行培养基。（A） 黑箱式行为实验装置的正面视图。打开的门显示箱内天花板上悬挂着一台CCD相机。（B） 围绕CCD相机安装的金属平台底面视图，平台上装有用于光遗传学刺激的红色LED灯条。（C） 实验所用幼虫爬行培养基的顶视图。在开始记录幼虫运动之前，将约20只清洗过的幼虫沿中心放置于一个22 cm × 22 cm、铺有1.5%琼脂糖的培养皿中。含有幼虫的培养皿被置于行为装置中央，位于CCD相机正下方，并夹在两根红外LED灯条之间，后者作为相机的光源。

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
用于捕捉幼虫运动的摄像机
CCD 相机	Edmund Optics	106215
M52 至 M55 滤光片螺纹转接器	Edmund Optics	59-446
用于成像镜头的 2" 方形螺纹滤光片支架	Edmund Optics	59-445
RG-715，2" 方形长通滤光片	Edmund Optics	46-066
光遗传学装置的电子元件
Raspberry Pi 2B	RASPBERRY-PI.org	RPI2-MODB-V1.2
三通道可编程电源	newegg.com	9SIA3C62037092
八通道光耦继电器	amazon.com	6454319
630 nm 四排 LED 灯带	environmentallights.com	red3528-450-reel
850 nm LED 灯带	environmentallights.com	wp-4000K-CC5050-60x2-kit
软件
Ubuntu MATE v16.04	Nubuntu	https://github.com/yslo/nubuntu
其他物品
黑色亚克力有机玻璃	Home Depot	MC1184848bl
果蝇食物及其他试剂
Nutrifly 果蝇食物	Genesee Scientific	66-112
琼脂糖粉末	Genesee Scientific	20-102
22 cm × 22 cm 方形培养皿	VWR Inc.	25382-327
DMSO	Sigma-Aldrich	D2650
蔗糖	Sigma-Aldrich	84097
全反式视黄醛	Sigma-Aldrich	R2500
果蝇品系
UAS-IVS-CsChrimson	Bloomington Drosophila Stock Center	55134
Orco-Gal4	Bloomington Drosophila Stock Center	26818
Or42a-Gal4	Bloomington Drosophila Stock Center	9970
Or7a-Gal4	Bloomington Drosophila Stock Center	23907