Drosophila Optogenetik: Eine Methode zur Manipulation neuronaler Schaltkreise

0 Ansichten3:01 Min. • April 30th, 2023

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- Bei Drosophilia-Fliegen aktiviert ein drohender visueller Reiz, der die Annäherung eines Raubtiers signalisiert, neuronale Schaltkreise, die eine Fluchtreaktion auslösen. Um den neuronalen Schaltkreis zu manipulieren, der eine solche Reaktion steuert, exprimieren Sie ein transgenes lichtempfindliches Opsin wie Channelrhodopsin-2 in bestimmten Neuronen innerhalb dieses Schaltkreises.

Channelrhodopsin ist ein lichtempfindlicher Kationenkanal, der sich öffnet, wenn er hellem blauem Licht ausgesetzt wird. Der anschließende Einstrom von Natriumionen erhöht ein Aktionspotential, das das Neuron dazu veranlasst, zu feuern und Informationen entlang des Schaltkreises weiterzuleiten. Neben dem Lichtreiz wird der Cofaktor all-trans-retinal benötigt, damit sich Channelrhodopsin öffnet.

Geben Sie daher all-trans-Retinal in das Fliegenfutter, da es in der Regel in sehr geringen Mengen vorhanden ist. Wenn Sie die Rolle von Neuronen in einem neuronalen Schaltkreis untersuchen, der an einer Reaktion auf einen visuellen Reiz beteiligt ist, verwenden Sie außerdem Fliegen, die visuell blind sind, um andere Lichtreaktionen zu verhindern.

Verwenden Sie schließlich ein blaues LED-Licht, um das gleiche Verhalten auszulösen, das durch den drohenden Reiz verursacht wird. Im Beispielprotokoll sehen wir die Nahrungszubereitung und die lichtinduzierte Verhaltensreaktion von Fliegen, die Channelrhodopsin in Neuronen des Sehlappens exprimieren.

- Beginnen Sie damit, normales Maismehlfliegenfutter in der Mikrowelle zu schmelzen und lassen Sie es abkühlen, bis es sich warm anfühlt. Mischen Sie nach dem Abkühlen 50 Mikroliter des zuvor vorbereiteten 20-Millimolaren all-trans-Retinal in jede Durchstechflasche. Lassen Sie die Fläschchen dann abkühlen und bewahren Sie sie bis zur Verwendung vor Licht geschützt auf.

Zuerst die Fliegen auf Eis kurz betäuben. Platzieren Sie dann einzelne Fliegen in P1000-Pipettenspitzen, wobei die Spitze so geschnitten ist, dass sie einen Porendurchmesser von etwa 2,25 Millimetern bilden, und verschließen Sie jedes Ende mit Klebeband. Sobald die Fliege aufgewacht ist und die Pipettenspitze erkundet, entfernen Sie das Klebeband und platzieren Sie die Spitze schnell in der Rille in der vertikalen Halterung. Befestigen Sie den Chip mit einer Rändelschraube, die die Unterseite der Spitze verschließt.

Fliegen erkunden die Spitze in der Regel zwischen 30 und 60 Sekunden lang. Wenn sich die Fliege der Spitze nähert, starte die Kameraaufnahme, kurz bevor die Fliege auf der Plattform auftaucht. Nachdem die Fliege auf der Plattform aufgetaucht ist, warten Sie ein bis zwei Sekunden und schalten Sie dann die blauen LEDs ein. Verwenden Sie einen Timer, um die Zeit bis zum Start des Fluges durch die Fliege manuell zu messen.

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Zuletzt aktualisiert: 1 August 2026