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Artículo de método

Determinación de los fotorreceptores de la célula de sensibilidad espectral en un modelo de insectos

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DOI:

10.3791/53829

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26 de febrero de 2016

En este artículo

Resumen

La técnica electrofisiológica de registro intracelular se demuestra y se utiliza para determinar las sensibilidades espectrales de las células fotorreceptoras individuales en el ojo compuesto de una mariposa.

Resumen

registro intracelular es una técnica poderosa utilizada para determinar cómo una sola célula puede responder a un estímulo dado. En la investigación de la visión, el registro intracelular ha sido históricamente una técnica común utilizada para estudiar la sensibilidad de las células fotorreceptoras individuales a diferentes estímulos luminosos que se sigue utilizando hoy en día. Sin embargo, sigue habiendo una escasez de metodología detallada en la literatura para los investigadores que desean replicar experimentos registro intracelular en el ojo. Aquí se presentan los insectos como modelo para examinar la fisiología del ojo de manera más general. células fotorreceptoras de insectos se encuentran cerca de la superficie del ojo y por lo tanto son fáciles de alcanzar, y muchos de los mecanismos implicados en la visión se conservan a través de filos animal. Se describe el procedimiento básico para la grabación intracelular in vivo de las células fotorreceptoras en el ojo de una mariposa, con el objetivo de hacer que esta técnica sea más accesible a los investigadores con poca experiencia previa en el correolectrophysiology. Introducimos el equipo básico necesario, cómo preparar una mariposa en vivo para la grabación, la forma de insertar un microelectrodo de vidrio en una sola celda, y, finalmente, el procedimiento de grabación en sí. También se explica el análisis básico de datos de respuesta primas para la determinación de la sensibilidad espectral de distintos tipos de células. Aunque nuestro protocolo se centra en la determinación de la sensibilidad espectral, otros estímulos (por ejemplo, luz polarizada) y variaciones del método son aplicables a esta configuración.

Introducción

Las propiedades eléctricas de las células tales como neuronas se observan mediante la medición de flujo de iones a través de las membranas celulares como un cambio en el voltaje o la corriente. Una variedad de técnicas electrofisiológicas han sido desarrollados para medir eventos bioeléctricos en las células. Las neuronas que se encuentran en los ojos de animales son accesibles y sus circuitos a menudo es menos compleja que en el cerebro, por lo que estas células buenos candidatos para el estudio electrofisiológico. Las aplicaciones más comunes de electrofisiología en el ojo incluyen el electrorretinograma (ERG) 1,2 y el registro intracelular de microelect....

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Protocolo

Todos los animales fueron tratados lo más humanamente posible. Los insectos fueron enviados como pupas de Costa Rica entomológica de alimentación, Costa Rica.

1. Cuidado de Heliconius pupas

  1. Colgar todas las pupas espaciados 2-3 cm de distancia en una cámara húmeda usando pasadores de insectos.
  2. Después de la eclosión, permiten que las alas se sequen y luego mantener viva mariposas durante al menos 1 día en una cámara húmeda y se alimentan de una solución diluida de miel todos los días antes de la grabación.
    1. Diluir la miel con agua a alrededor de una solución de miel 20% en volumen, y se vierte en un plato poco profundo Pe....

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Resultados

Para muchos elementos de la configuración de la grabación, una descripción escrita no proporciona suficiente detalle. La Figura 1 es un esquema de los componentes involucrados en el sistema de grabación completa. En la Figura 2, los espectros se trazan para la luz blanca y cada filtro de interferencia para dar una idea de por qué se necesita un factor de corrección y lo que se necesita para calcular esta corrección. La figura 3 muestra fotos y un diagrama del b.......

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Discusión

registro intracelular puede ser una técnica difícil de dominar debido a los muchos pasos técnicos involucrados. Para los experimentos con éxito varios puntos importantes deben ser considerados. En primer lugar, es importante tener una mesa adecuadamente aislado vibratoriamente-en el que se realiza el experimento. Muchos investigadores utilizan mesas de aire, que separan completamente de la mesa de la base, dando el aislamiento de vibración superior. Nuestra configuración consiste en una mesa de mármol de espesor con una.......

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Divulgaciones

Los autores declaran que no tienen intereses financieros en competencia.

Agradecimientos

Agradecemos a finales Rudy Limburg para fabricar el perímetro del brazo de cardán, Kimberly Jamison, Mateo McHenry, y Raju Metherate por prestarnos el equipo, y Almut Kelber y Kentaro Arikawa, para el estímulo. Este trabajo fue apoyado por una Fundación Nacional de Ciencia (NSF) Licenciado beca de investigación para KJM y NSF IOS-1.257.627 a ADB

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Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo
NombreEmpresaNúmero de catálogoComentarios
Pupasde mariposa Varias especies locales disponibles, necesitan permisos del USDA para su envío. Carolina Bio Supply tiene varias especies de insectos que se pueden pedir dentro de los EE. UU. sin necesidad de permisos adicionales Cilindro
de plástico grandeCualquier cámara que permanezca humidificada funcionará
Alfileres para insectos, tamaño 2BioQuip1208B2
Miel de mezquite del desierto 100% TraderJoe'smiel o sacarosa funcionará
Lámpara de arco de xenónOriel Instruments66003Oriel ahora es parte de Newport Corporation Fuente de
alimentación universalOrielInstruments 68805Oriel ahora es parte de Newport Corporation
Optical TrackOriel Instruments11190Oriel ahora es parte de Newport Corporation
Rail Carrier, Large (2x)Oriel Instruments11641Oriel ahora es parte de Newport Corporation
Portador de riel, pequeño (4x)Oriel Instruments11647Oriel ahora es parte de Newport Corporation
Adaptador de rosca, 8-32 macho a 1/4-20 macho, paquete de 10Newport CorporationTA-8Q20-10
montaje óptico, 1.0 pulg., 0.5 pulg. Diámetro Inoxidable, 8-32 y 1/4-20 (5x)Newport CorporationSP-1
Soporte de poste óptico antideslizante, 2 pulg., 0.5 pulg. Diámetro de los postes, 1/4-20 (5x)Newport CorporationVPH-2
Montura de lente fija, 50,8 mmNewport CorporationLH-2
Montura de lente fija, 25,4 mmNewport CorporationLH-1
Conjunto de lente de condensadorNewport Corporation60006
Lente de sílice convexa, 50,8 mmNewport CorporationSPX055
Rueda de filtro de seis posiciones, x2Newport CorporationFW1X6
Cubo de montaje de rueda de filtroNewport CorporationFWM
Lente de sílice cóncava, 25,4 mmNewport CorporationSPC034
Soporte de colimadorNewport Corporation77612
Sonda de haz de colimaciónNewport Corporation77644
Convertidor de férula, terminación SMA a férula estándar de 11 mmNewport Corporation77670Este adaptador permite que la fibra óptica encaje en el soporte del colimador 
600 μ m diámetro cable obstico de fibra UV-visOriel Instruments78367Oriel ahora es parte de Newport Corporation
Obturador con unidad motrizUniblitz100-2B
Filtro ND metálico de sílice fundida UV, 0.1 ODNewportFRQ-ND01
Filtro ND metálico de sílice fundida UV, 0.3 ODNewportFRQ-ND03
Filtro ND metálico de sílice fundida UV, 0.5 ODNewportFRQ-ND05
Filtro ND metálico de sílice fundida UV, 1.0 ODNewportFRQ-ND10
Filtro ND metálico de sílice fundida UV, 2.0 ODNewportFRQ-ND30
Filtro ND metálico de sílice fundida UV, 3.0 ODLámpara NewportFRQ-ND50
LS-1-CalOpticsLS-1-Cal
EspectrómetroOcean Optics Ocean OpticsUSB-2000
SpectraSuite SoftwareOcean Optics
Filtro de paso de banda de interferencia, 300 nm Edmund Optics67749
Filtro de paso de banda de interferencia, 310 nm Edmund Optics67752
Filtro de paso de banda de interferencia, 320 nm Edmund Optics67754
Filtro de paso de banda de interferencia, 330 nm Edmund Optics67756
Filtro de paso de banda de interferencia, 340 nm Edmund Optics65614
Filtro de paso de banda de interferencia, 350 nm Edmund Optics67757
Filtro de paso de banda de interferencia, 360 nm Edmund Optics67760
Filtro de paso de banda de interferencia, 370 nm Edmund Optics67761
Filtro de paso de banda de interferencia, 380 nm Edmund Optics67762
Filtro de paso de banda de interferencia, 390 nm Edmund Optics67763
Filtro de paso de banda de interferencia, 400 nm Edmund Optics65732
Filtro de paso de banda de interferencia, 410 nm Edmund Optics65619
Filtro de paso de banda de interferencia, 420 nm Edmund Optics65621
Filtro de paso de banda de interferencia, 430 nm Edmund Optics65622
Filtro de paso de banda de interferencia, 440 nm Edmund Optics67764
Filtro de paso de banda de interferencia, 450 nm Edmund Optics65625
Filtro de paso de banda de interferencia, 460 nm Edmund Optics67765
Filtro de paso de banda de interferencia, 470 nm Edmund Optics65629
Filtro de paso de banda de interferencia, 480 nm Edmund Optics65630
Filtro de paso de banda de interferencia, 492 nm Edmund Optics65633
Filtro de paso de banda de interferencia, 500 nm Edmund Optics65634
Filtro de paso de banda de interferencia, 510 nm Edmund Optics65637
Filtro de paso de banda de interferencia, 520 nm Edmund Optics65639
Filtro de paso de banda de interferencia, 532 nm Edmund Optics65640
Filtro de paso de banda de interferencia, 540 nm Edmund Optics65642
Filtro de paso de banda de interferencia, 550 nm Edmund Optics65644
Filtro de paso de banda de interferencia, 560 nm Edmund Optics67766
Filtro de paso de banda de interferencia, 570 nm Edmund Optics67767
Filtro de paso de banda de interferencia, 580 nm Edmund Optics65646
Filtro de paso de banda de interferencia, 589 nm Edmund Optics65647
Filtro de paso de banda de interferencia, 600 nm Edmund Optics65648
Filtro de paso de banda de interferencia, 610 nm Edmund Optics65649
Filtro de paso de banda de interferencia, 620 nm Edmund Optics65650
Filtro de paso de banda de interferencia, 632 nm Edmund Optics65651
Filtro de paso de banda de interferencia, 640 nm Edmund Optics65653
Filtro de paso de banda de interferencia, 650 nm Edmund Optics65655
Filtro de paso de banda de interferencia, 660 nm Edmund Optics67769
Filtro de paso de banda de interferencia, 671 nm Edmund Optics65657
Filtro de paso de banda de interferencia, 680 nm Edmund Optics67770
Filtro de paso de banda de interferencia, 690 nm Edmund Optics65659
Filtro de paso de banda de interferencia, 700 nm Edmund Optics67771
de FaradayFuncionará cualquier estructura metálica que pueda conectarse a tierra y que se adapte a la configuración experimental.
Microscopio estereoscópico, 6X, 12X, 25X, aumento de 50XWild HeerbruggWild M5Cualquier microscopio estereoscópico servirá
Soporte de microscopio con brazo oscilante y base pesadaMcBain InstrumentsCualquier base pesada con brazo servirá
BrazoHecho a medida, ver Figura 4
>Fiber-lite iluminador de alta intensidadDolan-JennerMI-150Para la muestra
de iluminación Guía de luz de cuello de cisne de fibraDolan-JennerEEG 2823Cualquier guía de luz de cuello de cisne servirá
Mesa
MesaSe debe cortar un agujero a través de esta mesa para que la caja de arena pueda descansar sobre la mesa de mármol debajo
Caja de madera llena de arenahecha a medida, cualquier caja con arena
ManipuladorCarl Zeiss - Jena
Portaelectrodos Etapa
muestra
Alambres de pinza de cocodrilo para conexión a
Alambre
Alambre de plata, 0,125 mm de diámetroCables
AGW0510 BNC de World Precision Instruments
Preamplificador con cabeceraDagan CorporationIX2-700
Humbug Reductor de ruidoQuest ScientificOsciloscopio Humbug
30 MHz, 2 CH, Dual Trace, Alt-triggering, sin sondaEZ Digitalos-5030
BNC Adaptador
Hardware Powerlab 2/20ADI instrumentsML820
Software Labchart ADIinstrumentsChart 5
impulsos de 10 MHzBK Precision4030
Extractor de pipetas de vidrioSutter InstrumentsP-87
Capilares de vidrio de borosilicato con filamentoWorld Precision Instruments1B120F-4
Cloruro de potasio, 3 M
plástico ranurado
Cera
SoldadorWeller
Plataforma con base magnética de bola y casquilloHama foto y vídeo
Hoja de afeitar de acero al carbono de doble filo, rompibleMicroscopía Electrónica Sciences72004
Vaselina
Microsoft ExcelMicrosoft
Cualquier solución de Poste de Ocean Jaula cardán ligera de mármol de madera elevada detierrade cobre aislado, en TGenerador de Tubo de de baja temperatura de fusión

Referencias

  1. Beckmann, H., et al. Spectral sensitivity in Onychophora (velvet worms) revealed by electroretinograms, phototactic behaviour and opsin gene expression. J. Exp. Biol. 218, 915-922 (2015).
  2. Leboulle, G., et al.

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Reimpresiones y permisos

Etiquetas

Registro intracelularcélulas fotorreceptorasmicroelectrodo de vidriolámpara de xenónresistencia del electrodoestimulación lumínicaanálisis de la respuestaadaptación a la oscuridad