一种很少使用但具有独特优势的电生理记录方法——基部记录法，能够分析味觉编码的某些特征，而这些特征是传统记录方法无法检测的。基部记录法还能够分析对疏水性刺激物的味觉反应，而这类刺激物无法通过传统的电生理学方法进行研究。
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本文内容
摘要
摘要
昆虫通过其末端具有孔隙的味觉毛或称感器来感知外界环境。当感器接触到潜在的食物来源时，食物中的化合物会经由孔隙进入并激活内部的神经元。50多年来，这些神经反应一直通过一种称为“尖端记录”的技术进行测量。然而，该方法存在重大局限性，包括无法在刺激物接触前后测量神经活动，以及要求味觉物质必须可溶于水溶液。本文介绍一种我们称之为“基部记录”的技术，可克服上述局限。基部记录能够在刺激物接触前、接触期间及接触后测量味觉神经元的活动，从而实现对味觉刺激结束后出现的“关闭反应”进行深入分析。该技术还可用于研究疏水性化合物，例如在水中溶解度极低的长链信息素。总之，基部记录兼具单感器电生理学技术的优势——能够以高空间和时间分辨率测量神经元活动，且无需依赖遗传工具，同时克服了传统尖端记录技术的关键局限。
引言
包括果蝇科昆虫在内的昆虫拥有复杂的味觉系统，使其能够从周围环境中获取复杂的化学信息。该系统使它们能够分辨不同物质的化学成分，区分有营养的物质和有害物质1，2。
该系统的核心是被称为味觉毛或感觉器的特化结构，它们分布在身体的多个部位。在果蝇科昆虫中，这些感觉器位于唇瓣上，唇瓣是果蝇头部主要的味觉器官1,2,3,4，同时也分布于腿部和翅膀上1,2,5,6。唇瓣位于喙的末端，包含两个叶状结构4,7,8。每个叶状结构上覆盖有31个味觉感觉器，根据形态分为短型、长型和中间型
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方案
以下方案符合耶鲁大学的所有动物护理指南。
1. 果蝇
- 将10-15只新羽化的果蝇放入新鲜的标准培养瓶中，在25 °C、60%相对湿度、12:12小时光暗循环条件下培养。
- 使用3-7日龄的果蝇进行实验。
2. 化学感受刺激
- 获取尽可能高纯度的化学感受刺激物。按照供应商的建议保存至使用。
- 将化学感受刺激物溶解，并用水或另一种所需且无毒的溶剂（如石蜡油）稀释至所需浓度。对于溶解的固体化合物，制备的溶液需至少搅拌1小时。
3. 玻璃刺激毛细管
- 使用拉针仪将硼硅酸盐玻璃毛细管（100 mm 长，1 mm 外径，0.58 mm 内径）拉制成用于盛装刺激物的玻璃毛细管，尖端直径应控制在 3 µm 至 10 µm 之间。
- 使用微量移液器吸头将选定的刺激溶液注入玻璃毛细管中。注意避免产生气泡，如有气泡可通过轻弹管壁去除。
- 若刺激物在尖端结晶，应清洁或更换玻璃刺激毛细管。
4. 参考电极和记录电极
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结果
图4A 显示了来自一个感器的自发性动作电位。这些动作电位根据幅度可分为两类，其中幅度较大的来自对苦味化合物敏感的神经元，幅度较小的则来自对糖类有反应的神经元。动作电位幅度与功能特异性之间的关系已通过遗传学实验得到证实4,14,37,38,39。
图4B 显示了S5感受器中对苦味敏感的神经元对避蚊胺（DEET）气味的反应；该反应发生在避蚊胺溶液与感受器无任何直接接触的情况下。其中一个峰电位的幅度呈中等水平，可能是由两个较小峰电位叠加所致，分别来自糖敏感神经元和机械感受神经元。
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讨论
在某些类型感器的记录中，区分不同神经元的峰电位可能具有挑战性。例如，S型和I型感器中的糖敏感神经元和机械感受神经元产生的峰电位幅度相似，难以将其区分开来4,14我们发现，使用非常尖锐的钨记录电极可以减少机械感受神经元的放电，记录电极的合理放置也能起到同样作用。将记录电极插入感受器窝的套环部位（即 进入基部但不深入）通常会导致机械感觉刺激减弱。此外，我们发现，如果记录到机械感觉神经元的放电水平较高，撤回记录电极并将其相对于感受器置于不同位置，往往会使放电水平降低。
在整个实验过程中确保记录电极的稳定性是另一个关键问题（见图4E）。机械干扰或电极位置的移动可能会对记录质量产生不利影响。投入时间和精力进行充分准备（如上述方案中所述），是避免因唇瓣移动而导致挫败感的关键。
我们注意到，某些化合物会引起I-a类I型感器产生ON和OFF两种反应，.......
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披露
作者声明无利益冲突。
致谢
感谢 Zina Berman 提供的支持，Lisa Baik 对稿件的评论，以及 Carlson 实验室其他成员的讨论。本研究得到了 NIH 资助 K01 DC020145（授予 H.K.M.D）；以及 NIH 资助 R01 DC02174、R01 DC04729 和 R01 DC011697（授予 J.R.C）的支持。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 显微镜 | 奥林巴斯 | BX51WI | 配备50倍物镜（LMPLFLN 50X，Olympus）和10倍目镜。 |
| 防振台 | TMC | 63-7590E | |
| 电动显微操作器 | 哈佛仪器公司与Märzhä用户显微操作仪 | PM 10 压电微操作器 | |
| 手动显微操作器 | Märzhä用户显微操作仪 | MM33 微操作仪 | |
| 磁力架 | ENCO | 型号 #625-0930 | |
| 参考文献 和记录电极架 | Ockenfels Syntech GmbH | ||
| 刺激玻璃毛细管夹持器 | Ockenfels Syntech GmbH | ||
| 通用单端探针 | Ockenfels Syntech GmbH | ||
| 4通道USB交流采集控制器，IDAC-4 | Ockenfels Syntech GmbH | ||
| 刺激控制器 | Ockenfels Syntech GmbH | 刺激控制器 CS 55 | |
| 个人计算机 | 戴尔 | Vostro | 检查与数字采集系统和软件的兼容性 |
| 钨棒 | A-M Systems | 货号#716000 | |
| 铝箔和/或法拉第笼 | 电磁噪声屏蔽 | ||
| 硼硅酸盐玻璃毛细管 | 世界精密仪器公司 | 1B100F-4 | |
| 拉针仪 | Sutter Instrument Company | Model P-97 Flaming/Brown 微量移液器拉制仪 | |
| 体视显微镜 | Olympus | VMZ 1x-4x | 果蝇准备 |
| p200 移液器吸头 | 通用 | ||
| 微量移液器吸头 | Eppendorf | E5242956003 | |
| 1 ml 注射器 | 通用型 | ||
| 鳄鱼夹 | |||
| 电力变压器 | STACO 能源产品 | STACO 3PN221B | 由 P1000 移液器吸头、柔性塑料管和网状材料组装而成 |
| 油泥 | 通用型 | ||
| 镊子 | 通用型 | ||
| 塑料管 | 圣戈班 | Tygon S3™ E-3603 | |
| 标准培养瓶 | Archon Scientific | 窄口1盎司聚苯乙烯小瓶，每个含10 mL葡萄糖培养基，并预装醋酸纤维素塞 | |
| 盐酸小檗碱（BER） | Sigma-Aldrich | 货号 Y0001149 | |
| 苯甲地那铵（DEN） | Sigma-Aldrich | 货号 D5765 | |
| N,N-二乙基-间甲苯甲酰胺（DEET） | Sigma-Aldrich | 货号 36542 |
参考文献
- Joseph, R. M., Carlson, J. R. Drosophila chemoreceptors: a molecular interface between the chemical world and the brain. Trends Genet. 31 (12), 683-695 (2015).
- Montell, C. Drosophila sensory receptors-a set of molecular Swiss Army Knives. Genetics.
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重印与许可
