Étude de l’accoutumance chez Stentor coeruleus

Nous introduisons une méthode pour quantifier l’accoutumance de Stentor à l’aide d’un appareil relié à une carte de microcontrôleur qui peut délivrer des impulsions mécaniques à une force et une fréquence spécifiées. Nous incluons également des méthodes pour assembler l’appareil et mettre en place l’expérience de manière à minimiser les perturbations externes.

L’étude de l’accoutumance au niveau d’une seule cellule aidera à caractériser les paradigmes d’apprentissage indépendants des circuits neuronaux complexes, nous aidant ainsi à comprendre les origines de l’intelligence. Cette technique permet de faire varier la force et la fréquence de la stimulation mécanique délivrée aux cellules sous contrôle automatique par ordinateur, augmentant ainsi considérablement la diversité des séquences d’entrée. L’utilisation de ces méthodes pour étudier l’accoutumance cellulaire nous aidera à en apprendre davantage sur des conditions telles que le TDAH et le syndrome de Tourette dans lesquelles l’accoutumance est altérée.

Pour commencer, accrochez le pilote du moteur au moteur en connectant les deux fils étiquetés A de la carte du pilote aux fils bleu et rouge du moteur. Ensuite, connectez les deux fils étiquetés B de la carte pilote aux fils verts et noirs du moteur. Après avoir construit le circuit de la breadboard avec un soin particulier pour connecter les LED dans la polarité correcte, connectez le VCC de la carte de commande au rail supérieur de la breadboard blanche.

Et la terre de la planche de conducteur au rail inférieur de la planche à pain. Ensuite, connectez la masse de la breadboard à la broche de terre de la carte du microcontrôleur. Ensuite, connectez la LED verte, la LED rouge, les fils de l’interrupteur et du bouton, respectivement aux broches numériques 8, 9, 10 et 11 de la carte du microcontrôleur.

Connectez les broches numériques de la carte du microcontrôleur deux et trois aux fils, pas et direction de la carte pilote. Ensuite, connectez la broche quatre au MS1, la broche cinq au MS2, la broche six au MS3 et la broche sept pour activer. Pour alimenter la carte pilote, branchez l’alimentation 12 volts dans la fiche adaptateur vert noir, fixée par deux fils rouges à la carte pilote du moteur.

Téléchargez le programme de contrôle sur la carte microcontrôleur. Utilisez un câble USB pour connecter la carte du microcontrôleur à un ordinateur, qui servira également de source d’alimentation pour la carte du microcontrôleur. Après avoir obtenu Stentor, enduire une plaque de 35 millimètres en ajoutant trois millilitres de la solution de polyornithine à 0,01% dans la plaque et laisser reposer toute la nuit.

Lavez l’assiette deux fois avec de l’eau ultrapure et une fois avec de l’eau de source pasteurisée. Ajoutez ensuite 3,5 millilitres d’eau de source pasteurisée à la plaque de 35 millimètres. Ajouter trois millilitres d’eau de source pasteurisée au premier puits et cinq millilitres aux deuxième et troisième puits.

À l’aide d’une pipette P1000, ajouter deux millilitres de Stentor d’une boîte de culture au premier puits de la plaque de six puits. Identifier chaque Stentor à l’aide d’un stéréomicroscope, puis utiliser une pipette P20 pour transférer 100 Stentor du premier puits au deuxième puits. De même, après avoir identifié un Stentor individuel à l’aide d’un stéréomicroscope, comme démontré précédemment, transférer 100 Stentor du deuxième puits au troisième puits à l’aide d’une pipette P20.

Ensuite, à l’aide d’une pipette P200, transférer 100 Stentor dans un volume total de 500 microlitres, du troisième puits de la plaque de six puits dans la plaque de 35 millimètres de sorte que le volume final soit de quatre millilitres. Collez un morceau de papier blanc sur la règle métallique du dispositif d’habituation, en veillant à ce que le bord gauche du papier se trouve à deux centimètres de l’extrémité de la règle la plus proche de l’armature. À l’aide de ruban adhésif double face, collez le bas de la plaque de 35 millimètres au centre du papier de deux pouces sur deux pouces sur la règle du dispositif d’accoutumance.

Laissez la plaque de 35 millimètres sur l’appareil d’accoutumance pendant au moins deux heures avec le couvercle fermé. Centrez la caméra du microscope USB directement au-dessus de la plaque de 35 millimètres de Stentor. Pour installer l’application d’enregistrement de webcam, ouvrez l’application d’enregistrement de webcam et sélectionnez le microscope USB dans le menu déroulant.

Ajustez la mise au point sur la caméra du microscope USB afin que les cellules soient clairement visibles et la position de la caméra pour maximiser le nombre de cellules dans le champ de vision. Après avoir ouvert le moniteur série de la carte du microcontrôleur, sélectionnez aucune fin de ligne » et réglez-le sur 9 600 bauds. Utilisez la commande L du programme de carte du microcontrôleur pour abaisser l’armature jusqu’à ce qu’elle touche à peine la règle et la commande R pour lever le bras si nécessaire pour ajuster la position exacte.

Utilisez la commande I pour initialiser le mode automatique sur le périphérique d’habituation. Entrez la taille des étapes et le temps entre les impulsions en minutes dans la ligne de commande. Commencez à prendre une vidéo à l’aide de l’application d’enregistrement de webcam en appuyant sur le bouton d’enregistrement rouge.

Appuyez ensuite sur l’interrupteur de l’appareil d’accoutumance pour commencer l’expérience avec la première livraison mécanique automatisée d’impulsions. Immédiatement avant que la première impulsion mécanique n’apparaisse sur la vidéo, faites une pause et comptez le nombre de Stentor qui sont tous deux ancrés au bas de la plaque de 35 millimètres et étendus dans une forme allongée en forme de trompette. De même, après la première impulsion, comptez le nombre de Stentor qui sont à la fois ancrés au fond de la plaque et contractés en forme de boule.

Divisez le deuxième compte par le premier compte pour déterminer la fraction de Stentor qui s’est contractée en réponse au stimulus mécanique, tout en répétant la procédure pour toutes les impulsions mécaniques de l’expérience. La probabilité de contraction du Stentor a été surveillée et les résultats ont démontré qu’elle diminue progressivement en une heure. Après avoir reçu des impulsions mécaniques de niveau quatre à une fréquence d’un robinet par minute, indiquant une accoutumance.

La modification de la force ou de la fréquence de l’émission d’impulsions mécaniques peut modifier la dynamique d’accoutumance de Stentor. Tout en utilisant le niveau deux de fréquence d’impulsion d’un robinet par minute, exclut l’accoutumance au cours d’une heure. Nous pouvons étudier différents types de dynamiques d’accoutumance en modifiant la force et la fréquence de la stimulation mécanique.

C’est l’occasion d’explorer différents types d’apprentissage, comme la sensibilisation. Les connaissances quantitatives sur l’apprentissage unicellulaire, glanées à partir de nos méthodes, pourraient inspirer d’autres voies de reprogrammation des cellules dans les tissus multicellulaires. Un autre moyen potentiel de lutter contre la maladie.