Method Article

Multi-unit Recording Methoden zur neuronalen Aktivität in der Locust Charakterisieren ( Schistocerca Americana) Olfaktorische Circuits

DOI:

10.3791/50139

⸱

January 25th, 2013

 ,  ,  , 
1Department of Biomedical Engineering, Washington University in St. Louis

In This Article

Summary

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Wir zeigen Varianten der extrazellulären Multi-Unit-Aufnahmetechnik, um Geruch hervorgerufenen Reaktionen in den ersten drei Stufen der wirbellosen olfaktorischen charakterisieren. Diese Techniken können leicht an ensemble Aktivität in anderen neuronalen Systemen sowie zu untersuchen.

Abstract

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Erkennung und Interpretation der Geruchssinn sind entscheidend für das Überleben vieler Organismen. Bemerkenswert ist, haben Arten in phyla auffallend ähnlich olfaktorischen Systeme darauf hindeutet, dass die biologische Ansatz zur chemischen Sensorik über evolutionäre Zeit 1 wurde optimiert. Im Insekt olfaktorische System werden Riechstoffe Geruchsrezeptor Neuronen (ORN) in der Antenne, die chemische Stimuli umzuwandeln in Züge von Aktionspotentialen transduziert. Sensorischen Input der ORN wird dann dem Antennallobus (; eine Struktur analog zu der Wirbeltier Riechkolben AL) weitergeleitet. In der AL, nehmen neuronale Repräsentationen für Gerüche in Form von raumzeitlichen Brennen Muster über Ensembles der wichtigsten Neuronen (PNs, auch als Projektionsfläche Neuronen genannt) verteilt 2,3. Die AL-Ausgang wird nachfolgend durch Kenyonzellen (KCS) in der stromabwärtigen Pilzkörper (MB), eine Struktur mit olfaktorischen Gedächtnis und Lernen 4,5 assoziiert verarbeitet. Ihre, präsentieren wir elektrophysiologische Aufnahmetechniken, um Geruch hervorgerufenen neuronalen Antworten in diesen olfaktorischen Schaltungen überwachen.

Zunächst präsentieren wir einen einzigen Sensillum Aufnahme Methode, um Geruchs-evozierte Potentiale auf der Ebene von Populationen von ORN 6,7 studieren. Wir diskutieren die Verwendung von Kochsalzlösung gefüllte geschärft Glaspipetten als Elektroden, um extrazellulär überwachen ORN Antworten. Weiter präsentieren wir eine Methode, um extrazellulär überwachen PN Reaktionen unter Verwendung eines handelsüblichen 16-Kanal-Elektrode 3. Ein ähnlicher Ansatz mit einem maßgeschneiderten 8-Kanal-twisted wire Tetrode für Kenyon Zellen Aufnahmen 8 demonstriert. Wir stellen Details unserer experimentellen Aufbau und Gegenwart repräsentative Aufzeichnung Spuren für jede dieser Techniken.

Protocol

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Ein. Geruch Vorbereitung und Lieferung

  1. Verdünnte Geruch Lösungen in Mineralöl Vol. um die gewünschte Konzentration zu erreichen. Speichern einer 20 ml Mischung aus Mineralöl und dem Duftstoff in einer 60 ml Glasflasche. Legen Sie zwei Spritze Nadeln in einen Gummistopfen (Gauge 19), eine von unten und die andere von oben, um einen Einlass und einen Auslass Linie bereitzustellen. Verschließen Sie die Glasflasche mit diesem Gummistopfen und fügen Sie eine kundenspezifische Aktivkohlefilter mit der Zuleitung (Abbildung 1A).
  2. Der Aktivkohlefilter wird mit zwei 6 ml Spritzen. Schneiden Sie die Spritzen in der Hälfte und entsorgen Sie d....

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Results

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Geruch hervorgerufenen Reaktionen eines einzelnen ORN an zwei verschiedene Alkohole sind in der Figur 3D dargestellt. Abhängig von dem Aufnahmeort (Sensillen Typs, die Platzierung der Elektrode) mehrgliedrige Aufnahmen erreicht werden kann.

Eine rohe extrazellulären Wellenform von einem AL Aufnahme in 6A gezeigt. Aktionspotentiale oder Spikes unterschiedlicher Amplituden aus verschiedenen PNs kann in diesem Spannungsbereich Spur beobachtet werden. Obwohl das.......

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Discussion

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Die meisten Sinnesreize wecken kombinatorischen Reaktionen, die über Ensembles von Neuronen verteilt sind. Daher ist die gleichzeitige Überwachung von mehreren Neuronen-Aktivität notwendig zu verstehen, wie Stimulus-spezifische Informationen dargestellt und durch neuronale Schaltkreise im Gehirn verarbeitet werden. Hier haben wir extrazelluläre Multi-Unit-Aufnahmetechniken, um Geruch hervorgerufenen Reaktionen auf die ersten drei Bearbeitungszentren entlang der Insekten olfaktorischen charakterisieren demonstriert. Wir .......

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Disclosures

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Keine Interessenskonflikte erklärt.

Acknowledgements

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Die Autoren möchten den folgenden Personen für die Finanzierung dieser Arbeit danken: großzügige Anschubfinanzierung aus dem Department of Biomedical Engineering in Washington University, eine McDonnell Center for Systems Neuroscience Zuschuss, ein Office of Naval Research Grant (Grant #: N000141210089) auf BR

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Name Firma Catalog Number Kommentare
Elektrophysiologie Ausrüstung
AC-Verstärker GRASS Modell P55 für einzelne Sensillum Aufnahmen
Audio-Monitor (Modell 3300) AM-Systems 940000
Custom-made 16-Kanal-Vorverstärker und Verstärker Cal. Tech. Biologie Electronics Shop für AL und MB-Aufnahmen
Datenerfassungseinheit National Instruments BNC-2090
Lichtleiter WPI SI-72-8
Lichtquelle 115 V WPI NOVA
Manuelle Mikromanipulator WPI M3301R für Heuschrecken Gehirn-Aufnahmen
Stereomicroscope1 am Galgen Leica M80 für Heuschrecken Gehirn-Aufnahmen
Stereomicroscope2 Leica M205C für einzelne Sensillum Aufnahmen
Vibration-Isolation-Tabelle TMC 63-500 Serie
Motorisierte Mikromanipulator Sutter Instruments MP285 / T
Oszilloskop Tektronix TD2014B
Elektroden / Construction Tools
16-Kanal-Elektrode NeuroNexus A2x2-tet-3mm 150-121 für Antennallobus Aufnahmen
Borosilikat Kapillarrohre mit Filament, ID 0,69 mm Sutter Instruments BF120-69 bis 10 zur Herstellung von Glas-Elektroden
Feinpipettenziehvorrichtung Sutter Instruments P-1000
Funktionsgenerator Multimeter Warehouse SG1639A für Gold-Plating Elektroden
Goldplattierungslösung (non Cyanid) SIFCO Industries NC SPS 5355
Impedanz-Tester BAK Electronics Inc. IMP-2 für Gold-Plating Elektroden
SWITCH ROTARY Electroswitch C7D0123N für Gold-plating Elektroden
Pulse Isolator WPI A365 für Gold-Plating Elektroden
Q-Serie Elektrodenhalter Warner Instruments 64-1091
Silberdraht 0,010 "Durchmesser AM-Systems 782500 Erdungselektrode
8 pin DIP IC-Sockel Digikey ED90032-ND
Borosilikat Kapillarrohre mit Filament, ID 0,58 mm Warner Instruments 64-0787 verdrillte Tetrode Bau
Heißluftgebläse Weller 6966C
Rediohm-800 Draht Kanthal Precision Technologies PF002005
Titer Plattenschüttler ThermoWissenschaftlich 4625Q Verdrillen von Drähten
Carbide Schere, 4,5 " Biomedical Research Instr 25-1000 zum Schneiden von Twisted Tetrode Drähten
Feine Spitze Pinzette HECO 91-EF5-SA für Hänseleien Tetrode Drähte auseinander
Geruch Lieferung
6 ml Spritze Kendall 1180600777 für kundenspezifische Aktivkohlefilter
Brown Geruch Flaschen Fischer 08-912-165
Holzkohle BuyActivatedCharcoal.com GAC-48C
Trockenmittel Drierite 23005
Drierite Gastrocknung jar Fischer Scientific 09-204
Schrumpfschlauch 3M EPS-200 Geruchsfilter Vorbereitung
Injektionsnadel Aluminium-Nabe, gauge 19 Kendall 8881-200136 zum Bereitstellen und Ableitungen für Geruch Flaschen
Mineralöl Mallinckrodt Chemicals 6357-04 Geruchs-Verdünnung
Nalgene Kunststoffschlauch, 890 FEP Thermo Scientific 8050-0310 für Trägergas Lieferung
Pneumatische picopump WPI sys-PV820 Geruchs-Lieferung
Polyethylen-Schlauch ID 0,86 mm Intramedic 427421 Geruchs-Flasche Steckdose connections und Kochsalzlösung Fülle Schlauch
Stoppers Lab pur 97041 zum Abdichten Geruch Flaschen
Zeit tape PDC T-534-RP
Tubing Luer Cole-Parmer 30600-66
Vakuumröhre McMaster-Carr 5488K66
Vorbereitung / Dissection
100 x 15 mm Petrischale VWR International 89000-304
18 AWG Kupferlitze Lapp Kabel 4510013 Drahtisolierung als Gummidichtungen verwendet
22 AWG Schaltdraht Alphawire 1551 GehirnPlattform
Batik Wachs Jacquard 7946000
Dental Peripherie Wax Henry-Schein Dental 6652151
Electrowaxer Almore Internationale 66000
Epoxy, 5 min Permatex 84101
Injektionsnadel Alunabe Kendall 8881-200136
Protease aus Streptomyces griseus Sigma-Aldrich P5147 für desheathing locust Gehirn
Faden unsteril Fischer NC9087024 zum Binden der Bauch nach gut Entfernen
Vetbond 3M 1469SB zur Abdichtung amputation Seiten
Dumont # 1 Pinzette (grob) WPI 500335
Dumont Nr. 5 Titan Pinzette (fein) WPI 14096
Dumont # 5SF Pinzette (super-fein) WPI 500085 desheathing locust Gehirn
10 cm Präparierscheren WPI 14393 zum Entfernen von Beinen und Flügeln
Vannas Schere (fein) WPI 500086 zum Entfernen von Nagelhaut, Schneiden der Vorderdarm
Saline Profusion
Erweiterung mit Durchflussmengenregler gesetzt Moore Medical 69136 zum Regulieren Flüssigkeitsweiterleitung
IV-Verabreichung Set mitY Injektionsstelle Moore Medical 73190 zum Regulieren Flüssigkeitsweiterleitung

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Ache, B. W., Young, J. M. Olfaction: diverse species, conserved principles. Neuron. 48, 417-430 (2005).
  2. Laurent, G., Wehr, M., Davidowitz, H. Temporal representations of odors in an olfactory network. Journal of Neuroscience. 16, 3837-3847 (1996).
  3. Stopfer, M., Jay....

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Locust Olfactory CircuitsMulti unit RecordingSingle Sensillum RecordingPrincipal Neuron RecordingsKenyon Cell RecordingsGlass Microelectrode Fabrication16 channel Silicon ProbeTwisted Wire TetrodeAntennal Lobe RecordingsMushroom Body Recordings

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