来自蛾类嗅觉系统的电生理学测量

以下实验的总体目标是展示记录昆虫神经系统嗅觉反应的简便性。该方法通过固定活体蛾类，并将电极连接至其触角或单个神经元，以记录气味分子引发的反应。第一步，将一根充满生理盐水的玻璃电极插入蛾眼作为接地电极；第二步，将固定好的蛾类个体插入另一根充满生理盐水的玻璃电极中，从而记录触角电位图（antenna gram）形式的电生理反应，或从嗅觉感受神经元中记录单个神经元单位的反应。

将记录电极插入阳光的基部。随后，天线信号被放大并输入模数转换器，以记录和保存信号。根据记录到的电信号（表现为EAG信号或峰电位），获得显示剂量依赖性气味物质诱导反应的结果。

我们开发了一种从受束缚的加州脐橙粉蝶活体中记录肠电图的新方法。该技术的主要优势在于制备样本可长期保存，同一只粉蝶可多次用于记录多种反应，还可用于记录来自触角单个感受器的单细胞反应。我们之所以关注加州脐橙粉蝶，是因为它在加利福尼亚州是一种重要的农业害虫。

然而，该方法也可用于其他刺吸式昆虫，不仅可用于解决关于基因功能的基础科学问题，还可用于开发新型引诱剂。本项对蛾类嗅觉系统的研究采用了橘小实蝇（Ullo Ella）。

昆虫种群在环境培养箱中维持培养，培养条件为约28摄氏度、相对湿度约75%，并采用16小时光照与8小时黑暗的光周期。通过在塑料盒中放置多达10层浸湿的纸巾来为新羽化的蛾子制作容器。每天收集并鉴定羽化出的蛾子性别，然后将其转移至塑料盒中。用带孔的盖子盖住盒子，以保证空气流通，为电生理记录做好准备。

首先，通过剪切一个200微升移液器吸头，使其尖端直径约为2毫米，从而制作一个用于固定蛾子的 holder。对于EAG或SSR实验，选择羽化后2至4天的蛾子。使用湿润的纸巾小段从吸头远离尖端的一端将蛾子插入移液器中，并轻轻推动蛾子使其朝向吸头尖端。

继续推动蛾子，直到触角和部分头部从尖端伸出，用非干燥性黏土覆盖暴露的头部以固定头部，仅留出一只眼睛的一小部分和两条触角。将蛾子标本置于电生理记录显微操作仪的平台上，位于两个电极支架之间，使用尖端直径小于一微米的玻璃电极。用百肢林格液反向填充电极。

通过显微镜观察，用一根电极刺入暴露的眼部区域，作为参考电极。下一步是在触角上放置记录电极。

雄性海军橙色蛾的触角为多节结构，每一节都分布着大量毛发状结构。插图显示的是扫描电子显微照片，详细展示了端部小节的结构，以便于从触角进行记录。剪除远端一到两个触角节段。

接下来，将两根触角均插入记录电极中。或者，对于单个嗅觉感器的记录，可将记录电极插入某个感器的基部。感器产生的动作电位通过高阻抗前置放大器放大后，输入USB智能数字模拟转换器，随后使用Autospike软件进行离线分析。

下一步是使用ZZ 1113 HEXA deca Now（这是橘小实蝇雌性信息素混合物中的主要组分）配制化学刺激物，用正己烷将该化学物质稀释至所需浓度。取10 µL刺激溶液，加样至沃特曼滤纸条上，然后轻轻振荡10秒，使溶剂挥发。

在通风橱下，将试纸条放入一个5毫升的聚丙烯注射器中，仅加入己烷，并使用空注射器作为空白对照来控制制备过程。EAG或SSR信号在由刺激控制器输送的加湿气流中记录，气流速度为每秒20毫升。将含有化学刺激物的注射器连接至气流控制器。

记录两秒的基线电信号。然后向气流中施加持续500毫秒、流速为每秒4毫升的刺激脉冲。继续记录八秒的电信号。

每次刺激之间至少间隔一分钟。该图显示了被固定雄性蛾触角对雌性信息素组分 CZ 1113 hexaco 刺激产生的强烈剂量依赖性反应。

对正己烷的反应。蓝色线条依次显示溶剂对照。信息素剂量越大，电生理图记录的反应依次增强。

该图显示了感器在受到雌性信息素组分刺激时的细胞外单神经元记录结果。这些记录结果表明存在剂量依赖性的兴奋性反应。一旦掌握，该技术可在数小时内完成，前提是操作得当。

使用此方法时，务必避免污染，并尽可能使用高纯度的化学试剂。