Name: Tracking von Drosophila Larven Verhalten als Reaktion auf optogenetische Stimulation der olfaktorischen Neuronen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-03-21T14:30:00.000+00:00
Duration: 6 min 49 s
Description: Lernen Sie die optogenetische Stimulation olfaktorischer Neuronen in Drosophila-Larven zur Analyse von Navigationsverhalten. Diese Methode ermöglicht präzise Untersuchungen neuronaler Schaltkreisfunktionen.

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Diese Arbeit wurde von Startup-Fonds von der University of Nevada, Reno und NIGMS des National Institute of Health unter Grant-Nummer P20 GM103650 unterstützt.

1. Aufbau einer Verhalten-Arena und Vorbereitung Hardware optogenetische Stimulation im Bereich Verhalten aktivieren
<ol><li>Um eine Licht-beraubt Verhalten-Arena zu bauen, bauen eine Box mit einer Dimension von 89 x 61 x 66 cm3 (35" L x 24" W x 26" H) machte der schwarze farbige Plexiglas Acrylplatten (3 mm dick) (siehe Tabelle der Materialien). Materialien zu bauen so eine Box sollte bei lokalen Baumärkten erhältlich. Legen Sie dieses Feld auf eine Tischplatte im Verhalten Raum (Abb. 1A).</li>
	<li>Berg eine monochrome USB-3.0-CCD-Kamera mit IR-lang-Pass 830 nm Filter und eine 8 mm F1. 4 C-Mount-Objektiv ausgestattet (siehe Tabelle der Materialien), die Mitte der Decke der Black Box. Platz zwei Infrarot-LED-Streifen (siehe Tabelle der Materialien) auf der Tischplatte um die Larven in die dunkle Arena (Abb. 1A) zu beleuchten.</li>
	<li>Um die LED-Plattform zu erstellen, erhalten Sie eine 22 cm × 22 cm quadratische Aluminiumplatte (vorzugsweise spritzlackiert mit einem schwarzen Mattende keine Reflexionen zu beseitigen). Schneiden Sie in der Mitte der Platte, mit einem Metall Cutter ein Loch, das groß genug ist, um die CCD-Kamera passen.</li>
	<li>Decken Sie die Metallplatte mit roten LED-Lichtleisten (siehe Tabelle der Materialien). Solder LED Lichtleiste Drähte in Serie und füttern die Streifen Drähte in einem Optokoppler-Relais von einem Raspberry Pi 2 b Mikroprozessor gesteuert (siehe Tabelle der Materialien) (Abbildung 1B und 2).</li>
	<li>Installieren und Konfigurieren von Ubuntu Mate/Raspian Jesse/Linux-basierten Betriebssystem auf dem Raspberry Pi-Prozessor vor dem Verbinden der Optokoppler-Relais mit LED-Streifen. Schließen Sie ein Netzteil zur Stromversorgung der LED-Streifen und der Optokoppler (Abbildung 2) (siehe Tabelle der Materialien). Montieren Sie die LED-Plattform rund um die CCD-Kamera (Abbildung 1B). Hinweis: Betriebssystem Ubuntu Mate v16.04 ist frei verfügbar. Eine Reihe von einfachen Python basierte Befehle kann einfach Programm Muster der LED Lichtreize angepasst (siehe Datei Syntax).</li>
	<li>Homogene Bestrahlungsstärke an verschiedenen Punkten im Bereich Verhalten zu gewährleisten. Messen Sie die absolute Bestrahlungsstärke an der Oberfläche der Arena mit Hilfe eines Spektrometers und bestimmen Sie es ~1.3 W/m2 in der gesamten Oberfläche der Arena zu sein. Hinweis: Bei dieser Intensität wurden keine wesentlichen Änderungen in der Temperatur im Laufe der Experimente beobachtet. Eine andere Studie10 verwendet eine höhere Bestrahlungsstärke von ~1.9 W/m2 und keine Änderungen in der Temperatur im Laufe der Experimente beobachtet.</li>
</ol>2. Vorbereitung der Drosophila Larven Verhalten Analysen
<ol><li>Die fliegen auf standard fliegen Nahrung zu erhalten (siehe Tabelle der Materialien) bei 25 ° C, 50-60 % RH und ein 12 h/12 h hell/dunkel-Zyklus.</li>
	<li>
Um CsChrimson in ein einzelnes Paar von ORNs auszudrücken, überqueren jungfräuliche Weibchen aus einer FH-IVS-CsChrimson -Linie für Männer aus einer OrX Gal4 -Linie ("X" entspricht einer der 21 Larven Geruch Rezeptor (oder) Gene, die in jedem eindeutig ausgedrückt werden von 21 Paaren von ORNs)9,11.
	<ol>
<li>Abwechselnd, um CsChrimson in allen 21 Larven ORNs auszudrücken, Kreuz jungfräulichen Weibchen aus einem FH-IVS-CsChrimson Linie zu Männchen aus einer Orco-Gal4 -Linie ("Orco" ist die Ko-Rezeptor, der in allen 21 ORNs zum Ausdruck kommt).</li>
		<li>Verwenden Sie FH-IVS-CsChrimson Linie selbst als ein Steuerelement in diesen Experimenten. Hinweis: Die Fliege Bestände hier aufgeführten stehen alle in Bloomington Drosophila Stock Center (siehe Tabelle der Materialien).</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Übertragen Sie männliche und weibliche fliegen in ein Kreuz dürfen zu Paaren und Eier für 48 h, Erwachsene zu einem frischen Fläschchen.
	<ol>
<li>Fügen Sie an die Oberfläche der Lebensmittel Durchstechflasche mit Eiern 400 µL ein Gemisch mit 400 µM All-Trans Retinal (ATR) aufgelöst in Dimethyl Sulfoxid (DMSO) und 89 mM Saccharose in destilliertem Wasser gelöst. Hinweis: Die kleine Menge von Saccharose fördert Larven Fütterung der ATR-Lösung. ATR ist ein Cofaktor für heraufregulierende CsChrimson Ausdruck9,10erforderlich. ATR ist lichtempfindlich.</li>
		<li>Sobald die Nahrung Ampullen mit Eiern ATR hinzugefügt wird, brüten Sie die Fläschchen in der Dunkelheit für weitere 72 h. Hinweis: Während dieser Studie und die oben genannten zwei Studien keine Auswirkungen auf die Larven Verhalten aufgrund von ATR Fütterung beobachtet haben, empfiehlt es controlling für die Auswirkungen der ATR Fütterung von Testlinien zu unterwerfen, um die gleiche Menge an die oben genannte Mischung, die nicht ATR enthält.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Dritte Instar Larven (~ 120 h nach der Eiablage) von der Oberfläche der Fliege Nahrung zu extrahieren, schweben sie mit einer hohen Dichte (15 %) Saccharose-Lösung. Mit einem P1000 Mikropipette trennen die Larven schwimmt auf der Oberfläche der Saccharose-Lösung in einem 1000-mL-Becherglas.</li>
	<li>Waschen Sie Larven 3 – 4 Mal durch den Austausch von 800 mL frisches destilliertes Wasser in das Becherglas jedes Mal. Können Sie Larven, 10 min. ruhen, bevor sie das Verhalten Assay unterwerfen.</li>
</ol>3. Verhalten Assay
<ol><li>Einheitliche Temperatur (zwischen 22-25 ° C) und Luftfeuchtigkeit (zwischen 50 und 60 % RH) Verhalten.</li>
	<li>
Bereiten Sie Larven kriechen Medium durch strömenden 150 mL geschmolzene Agarose (1,5 %) in eine 22 cm x 22 cm quadratische Petrischale. Eine Petrischale wird für jeden Versuch des Assays, 8 – 10 Versuche pro Experiment gegossen. Agarose zu festigen und cool für 1 – 2 Std. in den Petrischalen vor der Verwendung in der Verhaltens-Test zu ermöglichen.
	<ol>
<li>Übertragen Sie nicht mehr als 20 der vorbereitet dritte Instar Larven zum Zentrum der Petrischale (Abbildung 1C). Petrischale mit Deckel abdecken. Legen Sie die Petrischale im Bereich Verhalten unter der CCD-Kamera. Hinweis: Je nach dem Experiment Verhalten Assays in der Regel für 3 – 5 Minuten erfolgen. Wird ein Geruchsstoff in der Probe Anleitung Hinweise liefern zur, wurde es beobachtet, dass der entstehende Geruch Farbverlauf für ca. 5 min1stabil bleibt. Längere Assay-Zeiten sind nicht zu empfehlen. Schädliche Auswirkungen auf die Larven durch Austrocknung oder von 630 nm Rotlicht-über längere Zeit sind nicht in diese Zeitpunkte beobachtet worden.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Schalten Sie ON the 850 nm Infrarot-LED-Lichtquelle, Larven in dem Video zu visualisieren. Starten Sie die CCD-Kamera um Larven Bewegung aufzuzeichnen.</li>
	<li>Mit Hilfe der Software Entwicklungsgerät Raspberry Pi, Programm des Verfahrens entsprechende Muster der Rotlicht-Stimulation zu verwalten. Hinweis: Eine Reihe von einfachen Python basierte Befehle kann einfach Programm Muster der LED Lichtreize angepasst (siehe Datei Syntax).</li>
</ol>4. Datenverarbeitung und-Analyse
<ol><li>Importieren Sie das aufgenommene Video von jeder Prüfung in jeder verfügbaren Programmier-Software wie Matlab.</li>
	<li>Erhalten Sie XY-Koordinaten von jeder Larve in einem Film als Funktion der Zeit. Basierend auf Grenzen der Tracking-Software, können 15 – 20 dritte Instar Larven in einem einzigen Film1,8verfolgt werden. Hinweis: Eine einfache Matlab-Codes ("Tracklarva"), die können leicht geeignete Bedingungen angepasst werden (siehe Datei Syntax) wird zur Verfügung gestellt. Dieses Programm vereint alle Prüfungen in einem Experiment und Ausgänge die XY-Koordinaten von jeder Larve für die gesamte Dauer des Tests (siehe Codesyntax unten). Alternativ könnte man mehrere OpenSource-basierte Programme verwenden, die für Forscher frei verfügbar sind. Z.b. JAABA (http://jaaba.sourceforge.net/)12.</li>
	<li>
Verwenden Sie die generierten XY-Koordinaten, Larven Trajektorien zu plotten und Larven Fortbewegung weiter zu analysieren.
	<ol>
<li>Verwenden Sie für Verhalten Analysen Navigations Statistiken wie Geschwindigkeit, Weg Krümmung, Richtung Winkel, um einzelne Larven Trajektorien segment in wechselnden Sequenzen von Abfahrten und Kurven.</li>
		<li>Abfahrten sind definiert als kontinuierliche Perioden der Vorwärtsbewegung. Wendungen zu trennen aufeinanderfolgenden Läufen. Wendungen sind gekennzeichnet, wenn Änderungen an Flugbahn Orientierung Winkel waren > 45° (siehe Datei Syntax).</li>
	</ol>
</li>
	<li>Durchschnittswerte für Laufgeschwindigkeit, laufen Länge, Laufrichtung und andere Parameter nach Bedarf zu berechnen. Hinweis: Eine Reihe von einfachen Syntax, "fährt" und "hält" aus Larven Trajektorien zu extrahieren wird bereitgestellt (siehe Datei Syntax). Einfache Matlab oder Excel Funktionen auf die extrahierten Daten zum Berechnen von Werten für "Lauf-Geschwindigkeit" auch können, "run Length" etc..</li>
	<li>Daten für jedes Verhaltens Metrik zu vertreten, da ± SEM bedeuten</li>
</ol>

<ol><li>Mathew, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+diversity+among+sensory+receptors+in+a+Drosophila+olfactory+circuit%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Functional diversity among sensory receptors in a Drosophila olfactory circuit.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 110, 2134-2143 (2013).</li>
<li>Ramaekers, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Glomerular+maps+without+cellular+redundancy+at+successive+levels+of+the+Drosophila+larval+olfactory+circuit%5BTitle%5D)+AND+%22Current+biology+%3A+CB%22%5BJournal%5D)">Glomerular maps without cellular redundancy at successive levels of the Drosophila larval olfactory circuit.</a> Current biology : CB. 15, 982-992 (2005).</li>
<li>Couto, A., Alenius, M., Dickson, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Molecular%2C+anatomical%2C+and+functional+organization+of+the+Drosophila+olfactory+system%5BTitle%5D)+AND+%22Current+biology+%3A+CB%22%5BJournal%5D)">Molecular, anatomical, and functional organization of the Drosophila olfactory system.</a> Current biology : CB. 15, 1535-1547 (2005).</li>
<li>Kreher, S. A., Kwon, J. Y., Carlson, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+molecular+basis+of+odor+coding+in+the+Drosophila+larva%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">The molecular basis of odor coding in the Drosophila larva.</a> Neuron. 46, 445-456 (2005).</li>
<li>Kreher, S. A., Mathew, D., Kim, J., Carlson, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Translation+of+sensory+input+into+behavioral+output+via+an+olfactory+system%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Translation of sensory input into behavioral output via an olfactory system.</a> Neuron. 59, 110-124 (2008).</li>
<li>Hallem, E. A., Carlson, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Coding+of+odors+by+a+receptor+repertoire%5BTitle%5D)+AND+%22Cell%22%5BJournal%5D)">Coding of odors by a receptor repertoire.</a> Cell. 125, 143-160 (2006).</li>
<li>Monte, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+the+larval+olfactory+response+in+Drosophila+and+its+genetic+basis%5BTitle%5D)+AND+%22Behav+Genet%22%5BJournal%5D)">Characterization of the larval olfactory response in Drosophila and its genetic basis.</a> Behav Genet. 19, 267-283 (1989).</li>
<li>Gershow, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlling+airborne+cues+to+study+small+animal+navigation%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+methods%22%5BJournal%5D)">Controlling airborne cues to study small animal navigation.</a> Nature methods. 9, 290-296 (2012).</li>
<li>Klapoetke, N. C., et al. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24509633">Independent optical excitation of distinct neural populations.</a> Nature methods. 11, 338-346 (2014).</li>
<li>Hernandez-Nunez, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reverse-correlation+analysis+of+navigation+dynamics+in+Drosophila+larva+using+optogenetics%5BTitle%5D)+AND+%22eLife%22%5BJournal%5D)">Reverse-correlation analysis of navigation dynamics in Drosophila larva using optogenetics.</a> eLife. 4, (2015).</li>
<li>Brand, A. H., Perrimon, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Targeted+gene+expression+as+a+means+of+altering+cell+fates+and+generating+dominant+phenotypes%5BTitle%5D)+AND+%22Development%22%5BJournal%5D)">Targeted gene expression as a means of altering cell fates and generating dominant phenotypes.</a> Development. 118, 401-415 (1993).</li>
<li>Kabra, M., Robie, A. A., Rivera-Alba, M., Branson, S., Branson, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((JAABA%3A+interactive+machine+learning+for+automatic+annotation+of+animal+behavior%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+methods%22%5BJournal%5D)">JAABA: interactive machine learning for automatic annotation of animal behavior.</a> Nature methods. 10, 64-67 (2013).</li>
<li>Newquist, G., Novenschi, A., Kohler, D., Mathew, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Differential+contributions+of+Olfactory+Receptor+Neurons+in+a+Drosophila+olfactory+circuit%5BTitle%5D)+AND+%22eNeuro%22%5BJournal%5D)">Differential contributions of Olfactory Receptor Neurons in a Drosophila olfactory circuit.</a> eNeuro. 3, (2016).</li>
<li>Schulze, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamical+feature+extraction+at+the+sensory+periphery+guides+chemotaxis%5BTitle%5D)+AND+%22eLife%22%5BJournal%5D)">Dynamical feature extraction at the sensory periphery guides chemotaxis.</a> eLife. 4, (2015).</li>
<li>Tastekin, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Role+of+the+Subesophageal+Zone+in+Sensorimotor+Control+of+Orientation+in+Drosophila+Larva%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Biology%22%5BJournal%5D)">Role of the Subesophageal Zone in Sensorimotor Control of Orientation in Drosophila Larva.</a> Current Biology. 25, 1448-1460 (2015).</li>
<li>Famiglietti, E. V., Kolb, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Structural+basis+for+ON-and+OFF-center+responses+in+retinal+ganglion+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Structural basis for ON-and OFF-center responses in retinal ganglion cells.</a> Science. 194, 193-195 (1976).</li>
<li>Luo, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bidirectional+thermotaxis+in+Caenorhabditis+elegans+is+mediated+by+distinct+sensorimotor+strategies+driven+by+the+AFD+thermosensory+neurons%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Bidirectional thermotaxis in Caenorhabditis elegans is mediated by distinct sensorimotor strategies driven by the AFD thermosensory neurons.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 111, 2776-2781 (2014).</li>
<li>Berck, M. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+wiring+diagram+of+a+glomerular+olfactory+system%5BTitle%5D)+AND+%22eLife%22%5BJournal%5D)">The wiring diagram of a glomerular olfactory system.</a> eLife. 5, (2016).</li>
</ol>

Die Autoren haben nichts preisgeben.

Wir hier eine Methode, die für die Messung von Drosophila Larven Verhalten als Reaktion auf gleichzeitige optogenetische Aktivierung der olfaktorischen Neuronen ermöglicht. Zuvor beschriebenen Larven tracking Methoden1,8 verwenden verschiedene Geruch-Delivery-Technologie um ORNs zu aktivieren. Jedoch können diese Methoden für die Spezifität oder zeitlichen Muster der ORN Aktivierung nicht kontrollieren. Unsere Methode überwindet diese Defizite durch Geru...

Olfaktorische Informationen in eine Drosophila Larve Umgebung ist von nur 21 funktional unterschiedliche ORNs, die Aktivitäten spürte davon letztlich Larven Verhalten1,2,3,4bestimmen. Jedoch ist relativ wenig über die Logik bekannt durch die sensorischer Informationen an den Aktivitäten der diese 21 ORNs codiert ist. Es muss somit die funktionale Beiträge jedes Larven ORN Verhalten experimentell zu messen.
Obwohl das sensorische Reaktionsschema des gesamten Repertoires von Drosophila Larven ORNs in Detail1,4,5, die Beiträge der einzelnen ORNs, die olfaktorische Schaltung und damit untersucht worden Navigations Verhalten bleiben weitgehend unbekannt. Schwierigkeiten im Larvenstadium Verhalten Studien bisher aufgrund der Unfähigkeit, räumlich und zeitlich einzelne ORNs aktivieren. Ein Gremium von Geruchsstoffen, die speziell 19 der 21 Drosophila Larven ORNs aktivieren wurde kürzlich beschriebenen1. Jeder Geruchsstoff im Bereich bei niedrigen Konzentrationen löst eine physiologische Reaktion nur von seinen Verwandten ORN. Jedoch bei höheren Konzentrationen, die normalerweise für konventionelle Verhalten Assays verwendet werden, löst jeder Geruchsstoff physiologische Reaktionen von mehreren ORNs1,5,6. Darüber hinaus haben Geruchsstoffe in diesem Panel Volatilitäten variiert, die Interpretation von Verhalten Studien erschweren, die Bildung von stabilen Geruch Gradienten7,8abhängen. Zu guter Letzt müssen natürlich auftretenden Geruch Reize eine zeitliche Komponente, die schwer unter Laborbedingungen nachzuahmen ist. Es ist daher wichtig, eine Methode zu entwickeln, die Larven Verhalten messen kann, während gleichzeitig individuelle ORNs in einer räumlichen und zeitlichen Weise aktivieren.
Hier zeigen wir, dass eine Methode, die Vorteile gegenüber den zuvor beschriebenen Larven Tracking hat1,8Proben. Der Tracking-Test in Gershow Et Al. beschrieben verwendet weiterhin ein stabiles Gefälle von Geruch im Verhalten Arena8elektronisch gesteuerte Ventile. Aufgrund der komplexen Technik beteiligt, die Geruch Reiz Einrichtung zu bauen, ist diese Methode jedoch schwierig, in anderen Labors zu replizieren. Weitere, ungelöste Fragen zur Verwendung von Geruchsstoffen, gezielt einzelne ORNs aktivieren. Die Tracking-Assay in Mathew Et Al. beschrieben verwendet ein einfacheres Geruch-Delivery-System, aber die resultierende Geruch Steigung ist abhängig von der Volatilität der Test Geruchsstoff und ist instabil für lange Laufzeiten der Assay-1. So Geruch Impulse durch Lichtreize ersetzen, unsere Methode hat die Vorteile der Spezifität und präzise zeitliche Steuerung der ORN Aktivierung und richtet sich nicht auf die Bildung von Geruch Gradienten in verschiedenen stärken.
Unsere Methode ist einfach einzurichten und eignet sich für Forscher interessiert Aspekte der Drosophila Larven Navigation zu messen. Diese Technik könnte zu Fremdsystemen Modell angepasst werden, vorausgesetzt, dass die Forscher in der Lage, die Expression von CsChrimson in ihre Lieblings-System Neuron(s) Wahl zu fahren ist. CsChrimson ist ein rot-verschoben Version des Kanals Rhodopsin. Die Aktivierung erfolgt bei Wellenlängen, die für die Larve Phototaxis System unsichtbar sind. Wir sind daher in der Lage, die Aktivität der Neuronen mit Genauigkeit, Zuverlässigkeit und Reproduzierbarkeit9zu manipulieren. Durch Ändern der individuell erstellten Software um Größenänderungen der Themen Rechnung zu tragen, könnte diese Methode leicht kriechende Larven von anderen Insektenarten angepasst werden.

<table><tbody><tr><td>Videokamera zur Erfassung der LarvenbewegungenCCD-Kamera</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>&nbsp;</td><td>Edmund Optics</td><td>106215</td><td></td></tr><tr><td>M52 auf M55 Filtergewindeadapter</td><td>Edmund Optics</td><td>59-446</td><td></td></tr><tr><td>2" Filterhalter mit Vierkantgewinde für Bildgebungsobjektive&nbsp;</td><td>Edmund Optics</td><td>59-445</td><td></td></tr><tr><td>RG-715, 2" Sq. Langpassfilter</td><td>Edmund Optics</td><td>46-066</td><td></td></tr><tr><td>Elektronik für optogenetischen Aufbau</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Raspberry Pi 2B</td><td>RASPBERRY-PI.org</td><td>RPI2-MODB-V1.2</td><td></td></tr><tr><td>3 Kanal programmierbares Netzteil</td><td>newegg.com</td><td>9SIA3C62037092</td><td></td></tr><tr><td>8 Kanal-Optokoppler-Relais</td><td>amazon.com</td><td>6454319</td><td></td></tr><tr><td>630nm vierreihige LED-Streifen</td><td>environmentallights.com</td><td>rot3528-450-Rolle</td><td></td></tr><tr><td>850nm LED-Streifen</td><td>environmentallights.com</td><td>wp-4000K-CC5050-60x2-kit</td><td></td></tr><tr><td>Software&nbsp; </td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Matlab</td><td>Mathworks Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ubuntu MATE v16.04</td><td>Nubuntu</td><td>https://github.com/yslo/nubuntu</td><td></td></tr><tr><td>Andere Artikel</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Plexiglas schwarzes Acryl</td><td>Home Depot</td><td>MC1184848bl</td><td></td></tr><tr><td>Fliegenfutter und andere Reagenzien</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Nutrifly Fliegenfutter</td><td>Genesee Scientific</td><td>66-112</td><td></td></tr><tr><td>Agarose-Pulver</td><td>Genesee Scientific</td><td>20-102</td><td></td></tr><tr><td>22 cm x 22 cm quadratische Petrischale</td><td>VWR Inc.</td><td>25382-327</td><td></td></tr><tr><td>DMSO</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>D2650</td><td></td></tr><tr><td>Saccharose</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>84097</td><td></td></tr><tr><td>Alle transretinalen</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>R2500</td><td></td></tr><tr><td>Fliegen</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>UAS-IVS-CsChrimson&nbsp; </td><td>Bloomington Drosophila Stock Center</td><td>55134</td><td></td></tr><tr><td>Orco-Gal4</td><td>Bloomington Drosophila Stock Center</td><td>26818</td><td></td></tr><tr><td>Or42a-Gal4</td><td>Bloomington Drosophila Stock Center</td><td>9970</td><td></td></tr><tr><td>Or7a-Gal4</td><td>Bloomington Drosophila Stock Center</td><td>23907</td><td></td></tr></tbody></table>

tracking von drosophila larven verhalten als reaktion auf optogenetische stimulation der olfaktorischen neuronen

Tracking Drosophila Larval Behavior in Response to Optogenetic Stimulation of Olfactory Neurons

Die Fähigkeit der Insekten zu navigieren in Richtung Geruch Quellen basiert auf die Aktivitäten von ihr erster Ordnung olfaktorischen Rezeptor Neuronen (ORNs). Während eine beträchtliche Menge an Informationen über ORN Antworten auf Geruchsstoffe generiert wurde, bleibt die Rolle der spezifischen ORNs in Fahrt Verhaltensreaktionen schlecht verstanden. Komplikationen bei Verhalten Analysen entstehen durch verschiedene Volatilitäten von Geruchsstoffen, die einzelnen ORNs, mehrere ORNs durch einzelne Riechstoffe und die Schwierigkeit bei der Replikation natürlich beobachteten zeitlicher Variationen in olfaktorische Reize mit aktiviert aktivieren konventionelle Geruch-Liefermethoden im Labor. Hier beschreiben wir eine Protokoll, die Drosophila Larven Verhalten in Reaktion auf die gleichzeitige optogenetische Stimulation von seiner ORNs analysiert. Die hier verwendete optogenetische-Technologie ermöglicht Spezifität der ORN Aktivierung und präzise Steuerung der zeitlichen Muster der ORN Aktivierung. Entsprechenden Larven Bewegung wird nachverfolgt, digital erfasst und mit individuell erstellten Software analysiert. Geruch-Reize durch Lichtreize ersetzen, ermöglicht diese Methode für eine präzisere Steuerung der einzelnen ORN Aktivierung um ihre Auswirkungen auf die Larven Verhalten zu studieren. Unsere Methode konnte weiter ausgebaut werden, um die Auswirkungen von zweiter Ordnung Projektion Neuronen (PNs) sowie lokale Neuronen (LNs) auf Larven Verhalten zu untersuchen. Diese Methode ermöglicht somit eine umfassende Dissektion der olfaktorischen Schaltung Funktion und Ergänzung Studien wie olfaktorischen Neuronen Aktivitäten übersetzen im Verhalten Antworten.

Um die Besonderheit der ORN Aktivierung zu demonstrieren, unsere Methode wurde erfolgreich angewandt, um die Auswirkungen von zwei verschiedenen ORN (ORN::7a &amp; ORN::42a) bestimmen (ORNs auszudrücken, entweder Or7a oder Or42a) Aktivierung auf Larven Verhalten (Abbildung 3). Neuere Studien, dass einzelne Larven ORNs entsprechen funktional unterschiedliche1,10,13, u...

Dieses Protokoll analysiert Navigations Verhalten von Drosophila Larve in Reaktion auf die gleichzeitige optogenetische Stimulation der olfaktorischen Neuronen. 630 nm Wellenlänge wird verwendet, um einzelne olfaktorischen Neuronen mit dem Ausdruck einer rot-verschoben Kanal Rhodopsin zu aktivieren. Larval Bewegung gleichzeitig verfolgt, digital erfasst und mit individuell geschriebenen Software analysiert.

Tracking von Drosophila Larven Verhalten als Reaktion auf optogenetische Stimulation der olfaktorischen Neuronen

The ability of insects to navigate toward odor sources is based on the activities of their first-order olfactory receptor neurons (ORNs). While a ...

Das übergeordnete Ziel dieser Methodik ist es, das Navigationsverhalten von Drosophila-Larven als Reaktion auf die gleichzeitige optogenetische Stimulation ihrer Geruchsneuronen zu analysieren. Diese Methode ermöglicht die umfassende Aufschlüsselung der Funktion des Geruchskreislaufs und ergänzt Studien darüber, wie sich die Funktion des Geruchskreislaufs in die Verhaltensreaktion übersetzt. Der Hauptvorteil dieser Technik ist ihre Spezifität und zeitliche Kontrolle, indem ein Licht anstelle von herkömmlichen Geruchsgradienten verwendet wird, um einzelne Geruchsneuronen zu aktivieren.Um das Experiment zu beginnen, bauen Sie eine Arena für lichtentzogenes Verhalten auf. Konstruieren Sie eine Box mit den Maßen 89 x 61 x 66 Zentimeter aus schwarz gefärbten Plexiglas-Acrylplatten mit einer Dicke von drei Millimetern. Stellen Sie die Box auf eine Tischplatte im Verhaltensraum.Montieren Sie als Nächstes eine monochrome USB 3.0-CCD-Kamera, die mit einem IR-Longpass-Filter von 830 Nanometern und einem acht Millimeter großen Objektiv mit F1,4-C-Bajonett ausgestattet ist, in der Mitte der Decke der Blackbox. Legen Sie zwei Infrarot-LED-Streifen auf die Tischplatte, um die Larven in der dunkl

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Research

Forschung

JoVE Journal

Neuroscience

Neurowissenschaften

In diesem Video-Beitrag beschreiben wir eine neue Methode erlaubt den Bau von Geruchsrezeptoren Gradienten mit stabilen und kontrollierbaren Geometrien. Wir haben kurz zeigen, wie diese Gradienten zu Bildschirm kann für olfaktorische Mängel (vollständiger oder teilweiser Anosmie) verwendet werden und auf subtilere Funktionen der Chemotaxis Verhalten zu studieren.

Hochauflösende Messung von Odor-Driven Behavior in Drosophila-Larven

Hier beschreiben wir, wie Sie die erworbenen Video-Bild für eine olfaktorische magnetisch-Leine (OMT) Geräte zu optimieren. Wir beschreiben auch zwei Beispiele für experimentelle Protokolle für die Untersuchung visuell-olfaktorischen Fusion.

Visuell vermittelte Odor-Tracking während des Fluges in Drosophila

Dieses Video zeigt eine Studie des Navigationsverhaltens von Drosophila-Larven als Reaktion auf optogenetische Stimulation von olfaktorischen sensorischen Neuronen (ORNs). Transgene Drosophila-Larven, die lichtempfindliche Ionenkanäle in den ORNs exprimieren, werden auf Agarose in einer Verhaltensarena platziert. Durch die optogenetische Stimulation mit Licht werden die Kanäle geöffnet, wodurch ein Kationeneinstrom entsteht, der die Übertragung des Signals an das Gehirn auslöst und das...

Navigationsverhalten von Drosophila-Larven als Reaktion auf optogenetische Stimulation olfaktorischer sensorischer Neuronen

Dieses Video demonstriert eine Methode zum Nachweis sensorischer Neuronenreaktionen in Drosophila mittels Ligandenbindung und Fluoreszenzbildgebung. Liganden binden an Neuronenrezeptoren und verursachen so den Kalziumeinstrom. Das Kalzium bindet an Indikatorkomplexe, was zu einer Fluoreszenzemission führt, die die neuronale Reaktion auf den Liganden bestätigt.

Detektion physiologischer Reaktionen von sensorischen Neuronen in Drosophila

Genetisch kodierte optogenetische Tools ermöglichen invasiven Manipulation von spezifischen Neuronen in...

Optogenetische Stimulation von Escape Verhalten in<em&gt; Drosophila melanogaster</em

Hier beschreiben wir ein Protokoll für optogenetische Manipulation motoneuralen Aktivität, während die Überwachung der Motorleistung (Muskelkontraktion) in...

Optogenetische Störung der neuronalen Aktivität mit Laser Illumination in Semi-intakt<em&gt; Drosophila</em&gt; Larven in Motion

Das automatisierte Nachführsystem Flywalk ist für hochauflösende Quantifizierung der Art der Duft Verhalten in Drosophila melanogaster verwendet.

Hochaufgelöste Quantifizierung der Geruchsgelenkten Verhalten in<em&gt; Drosophila melanogaster</em&gt; Verwenden der<em&gt; Flywalk</em&gt; Paradigm

Wir beschreiben hier eine Verhaltensaufbau- und Datenanalysemethode zur Untersuchung der Geruchsreaktionen von bis zu 100 Essigfliegen (Drosophila melanogaster). Dieses System kann mit einzelnen oder mehreren olfaktorischen Reizen verwendet werden und kann für die optogenetische Aktivierung oder Stilllegung neuronaler Untergruppen angepasst werden.

Olfaktorischen Behaviors Assayed von Computer-Tracking<em&gt; Drosophila</em&gt; In einem Vier-Quadranten-Olfaktometer

Dieses Protokoll führt einen Lichtfleck-Assay ein, um das phototaktische Verhalten von Drosophila larval zu untersuchen. In diesem Test wird ein Lichtfleck als Lichtstimulation erzeugt, und der Prozess der Larvenlichtvermeidung wird durch ein infrarotlichtbasiertes Bildgebungssystem aufgezeichnet.

Licht-Spot-basierter Assay zur Analyse von Drosophila Larval Phototaxis

Dieses Protokoll beschreibt einen Verhaltensassay zur Aufzeichnung des durch Zucker ausgelösten Suchverhaltens mit Drosophila melanogaster. Der Assay kann verwendet werden, um das Fress- und Futtersuchverhalten sowie die zugrunde liegenden neuronalen Mechanismen zu untersuchen.

Verfolgung des durch Zucker ausgelösten lokalen Suchverhaltens in Drosophila

In dieser Arbeit werden Methoden zur optogenetischen Manipulation in Drosophila melanogaster vorgestellt, bei denen CsChrimson und GtACR2 verwendet werden, um spezifische Neuronen zu aktivieren und zum Schweigen zu bringen. Es werden vier Experimente beschrieben, die die Optogenetik nutzen, um thermotaktische und gustatorische Verhaltensweisen zu erforschen und Einblicke in die zugrunde liegenden neuronalen Mechanismen zu geben, die diese Prozesse steuern.

Verhaltensassays zur optogenetischen Manipulation neuronaler Schaltkreise in Drosophila melanogaster

Lernen Sie die optogenetische Stimulation olfaktorischer Neuronen in Drosophila-Larven zur Analyse von Navigationsverhalten. Diese Methode ermöglicht präzise Untersuchungen neuronaler Schaltkreisfunktionen.

Tracking von Drosophila Larven Verhalten als Reaktion auf optogenetische Stimulation der olfaktorischen Neuronen

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