Die Mai-Ausgabe von JoVE (Journal of Visualized Experiments) enthält eine Reihe von Artikeln, die sich mit den Sinnen und der Wahrnehmung befassen. Insbesondere werden Artikel veröffentlicht, die Gustation (Geschmack), Olfaktion (Geruch), Nozizeption (Schmerz) und die vestibulären Sinne (Gleichgewicht und Trägheitsbewegung) behandeln.
Das vestibuläre System ist wichtig, um Trägheitsbewegungen wahrzunehmen, und Trägheitsinformationen sind eine wichtige Komponente der Pfadintegration. Pfadintegration ist ein Prozess, bei dem das Gehirn multisensorische Informationen während der Bewegung integriert, sodass wir ein Gefühl für die Position unseres Körpers relativ zu einem Ausgangspunkt behalten. In der Natur nutzen viele Organismen diesen Prozess, um nach der Nahrungssuche den Weg zurück zu ihren Nestern oder Bauen zu finden.
Im Mai wird JoVE eine Methode veröffentlichen, die am Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik aufgezeichnet wurde und untersucht, wie die Pfadintegration in drei Dimensionen abläuft. Die meisten Studien zu diesem Phänomen werden in zwei Dimensionen durchgeführt, aber dank eines Bewegungssimulators mit großem Bewegungsumfang kann die Pfadintegration in horizontaler und vertikaler Ebene bewertet werden. Durch die Kontrolle der sensorischen Reize, die den Probanden in diesem Gerät präsentiert werden, können unsere Autoren die relativen Beiträge visueller und trägheitsbezogener Informationen zur Schätzung der Ausgangsposition analysieren.
Durch eine elegant konzipierte Versuchsreihe stellen diese Forscher fest, dass Probanden dazu neigen, Bewegungswinkel in der horizontalen Ebene stärker zu überschätzen als in der vertikalen. Außerdem beobachten sie, dass die Probanden langsamer waren, wenn sie die Ausgangsposition allein anhand von Inertialreizen bestimmen mussten. Der zugrundeliegende neuronale Mechanismus der Pfadintegration ist bisher nur unzureichend verstanden, und weitere Experimente mit diesem System werden Einblicke liefern, wie Menschen während der Bewegung ihre räumliche Orientierung aufrechterhalten – mit Auswirkungen, die von einem besseren Verständnis vestibulärer Störungen bis hin zur Ausbildung besserer Piloten reichen.
Im Hinblick auf die Geschmackswahrnehmung wird JoVE im Mai ein Verfahren zur Isolierung und Kultivierung menschlicher Pilzformgeschmackszellen veröffentlichen. Bereits 2010 veröffentlichten wir einen Artikel zur Isolierung menschlicher Pilzformpapillen – einer Unterart der winzigen Strukturen auf unserer Zunge, die Geschmacksknospen enthalten. Während die Gewinnung von Papillen für akute Experimente geeignet ist, erfordern Langzeitstudien an Geschmackszellen deren Isolierung und Kultivierung.
Zum ersten Mal berichten unsere Autoren über die Isolierung und Kultivierung menschlicher fungiformer Geschmackszellen und zeigen, dass diese bis zu 8 Passagen oder ein Jahr lang in Kultur gehalten werden können. Die Möglichkeit, diese Zellen über einen längeren Zeitraum zu kultivieren, ermöglicht Untersuchungen zur Proliferation und Regeneration und macht es überflüssig, wiederholt Papillen von Spendern zu gewinnen.
Was die Olfaktion betrifft, wird JoVE einen Artikel aus dem Landwirtschaftsministerium veröffentlichen, der ein Experiment beschreibt, bei dem die Antennen von Insekten in ein Screening-Tool für neue Pestizid-Alternativen umgewandelt werden. Nach der Isolierung flüchtiger Pflanzenverbindungen mittels Gaschromatographie und Massenspektrometrie testen diese Forscher die Verbindungen mittels Elektroantennogramm (EAG) auf biologische Aktivität.
Da nicht alle von Pflanzen emittierten flüchtigen Verbindungen biologische Reaktionen hervorrufen, ist ein solcher Bioassay äußerst wichtig, um Kandidatenmoleküle zu finden, die das Verhalten von Insekten beeinflussen können. Verhaltensexperimente können wiederum bestimmen, ob ein pflanzlicher flüchtiger Stoff ein Insekt anziehen kann oder nicht. Pflanzliche flüchtige Lockstoffe können verwendet werden, um Insekten zu verwirren, und könnten potenziell eine sichere Alternative zu Pestiziden darstellen.
Die thermische Nozizeption oder die Wahrnehmung noxischer thermischer Reize steht im Mittelpunkt eines Artikels der University of Texas, der diesen Mai erscheint. Insbesondere wird die thermische Nozizeption bei Drosophila-Larven mit zwei Methoden untersucht: dem Hitzeson-den-Assay und dem Heizplatten-Assay. Interessanterweise müssen die Larven bei beiden Methoden zunächst einer UV-Bestrahlung ausgesetzt werden, um Gewebeschäden hervorzurufen und die thermischen nozizeptiven Neuronen zu sensibilisieren, die normalerweise nur mit einer sehr hohen Schwelle reagieren.
Wie der Name bereits andeutet, verwendet der Heat-Probe-Assay eine speziell angefertigte thermische Sonde, um thermische Reize lokal zuzuführen. Die Nociception wird quantifiziert, indem die Latenz zwischen dem Beginn des Reizes und dem Rückzugsverhalten aufgezeichnet wird. Intuitiv beinhaltet die zweite Methode, der Heat-Plate-Assay, das Platzieren von Drosophila-Larven auf einer Heizplatte innerhalb eines Wassertropfens, um Ganzkörperreaktionen auf schädliche Hitze zu testen. Unmittelbar nach der Platzierung zeigen die Drosophila eine Reihe charakteristischer Verhaltensweisen, darunter Rollen, Peitschen oder sogar anfallsähnliche Aktivität. In Kombination mit genetischen Manipulationen können diese Assays Aufschluss über die Gene liefern, die der thermischen Nociception zugrunde liegen – ein hochgradig konservierter Prozess von Larven bis zu Säugetieren.
Natürlich bietet JoVE im Mai nicht nur Erkundungen der Sinne. Weitere bemerkenswerte Veröffentlichungen befassen sich damit, das Pankreas einzufärben, um während der Histologie die Orientierung beizubehalten, mit der Verwendung einer automatisierten operanten Vorrichtung zur Untersuchung multi-kognitiver Funktionen bei Mäusen, der Untersuchung der durch Tamoxifen induzierten Apoptose mittels Zeitraffer-Videomikroskopie sowie der Entwicklung eines praktischen Werkzeugs zum Herausfischen verlorener Proben aus flüssigem Stickstoff. Bleiben Sie dran.