《视觉化实验杂志》(JoVE)的五月刊包含若干篇关于感觉与感知的文章。具体而言,将发布涉及味觉(味感)、嗅觉(气味)、痛觉(疼痛)以及前庭感觉(平衡与惯性运动)的文章。
前庭系统对于感知惯性运动至关重要,而惯性信息是路径整合的重要组成部分。路径整合是指大脑在运动过程中整合多感官信息,从而让我们能够维持相对于起始点的身体位置感。在自然界中,许多生物会利用这一过程,在觅食后找到返回巢穴或洞穴的路径。
今年5月,JoVE将发表一项在马克斯·普朗克生物控制论研究所拍摄的方法,该方法探讨了三维空间中的路径整合过程。目前对这一现象的大多数研究都是在二维条件下进行的,但由于使用了具有大范围运动能力的运动模拟器,路径整合可在水平面和垂直面中进行评估。通过控制该设备向受试者提供的感觉刺激,作者能够解析视觉信息与惯性信息在估计起始位置时的相对贡献。
通过一系列精心设计的实验,这些研究者发现,受试者在水平面上对运动角度的估计比在垂直面上更容易高估。他们还发现,当受试者只能依赖惯性刺激时,指向起始位置的速度更慢。目前对路径整合背后的神经机制仍了解甚少,而利用该系统开展的进一步实验将有助于揭示人类在运动过程中如何维持空间定向能力,这一研究的意义涵盖从理解前庭系统疾病到培训更优秀的飞行员等多个方面。
关于味觉,JoVE 将于今年五月发表一项用于分离和培养人类菌状味觉细胞的实验方案。早在2010年,我们曾发表过一篇关于分离人类菌状乳头的文章——菌状乳头是舌头上含有味蕾的微小结构的一种亚型。虽然乳头采集适用于急性实验,但对味觉细胞的长期研究则需要将其分离并进行培养。
据首次报道,我们的作者展示了人类菌状味觉细胞的分离与培养,并证明这些细胞可在体外培养中维持长达8代或一年的时间。长期培养这些细胞的能力使得对细胞增殖与再生的研究成为可能,同时避免了需反复从供体采集乳头组织的需要。
关于嗅觉,JoVE 将发布一篇来自农业部的文章,该文章描述了一项实验,该实验将昆虫的触角转化为筛选新型农药替代物的工具。在通过气相色谱和质谱法分离植物挥发性化合物后,研究人员使用电触角图(EAG)来检测这些化合物的生物活性。
并非植物释放的所有挥发性化合物都会引发生物反应,因此这种生物测定对于筛选能够影响昆虫行为的候选分子极为重要。反过来,行为学实验可以确定某种植物挥发物是否能够吸引昆虫。植物挥发性引诱剂可用于干扰昆虫,且有望成为农药的安全替代品。
热痛觉,即对有害热刺激的感知,是本月德克萨斯大学发表的一篇文章的研究重点。具体而言,该研究采用两种方法——热探针实验和热板实验——来检测黑腹果蝇幼虫的热痛觉。有趣的是,这两种方法均需先用紫外线照射幼虫,以诱导组织损伤并致敏热痛觉神经元,因为这些神经元通常仅在很高的阈值下才会产生反应。
顾名思义,热探针实验采用定制的热探针对局部施加热刺激。通过记录刺激开始至发生回避行为之间的潜伏期,可对伤害性感受进行量化。直观而言,第二种方法即热板实验,是将果蝇幼虫置于水滴中的一块加热板上,以检测其对有害热刺激的全身反应。放置后,果蝇幼虫会表现出一系列特征性行为,包括翻滚、抽打,甚至类似惊厥的活动。当与基因操作相结合时,这些实验可提供有关热伤害性感受相关基因的信息——该过程在从幼虫到哺乳动物中均高度保守。
当然,本月 JoVE 带来的并不仅限于对感官的研究。其他值得关注的出版内容包括:通过染色胰腺以在组织学过程中保持方向定位、使用自动化操作装置检测小鼠的多认知功能、利用延时视频显微镜观察他莫昔芬诱导的细胞凋亡,以及开发一种便捷工具用于从液氮罐中打捞丢失的样本。敬请关注。