שיטה נדירה של הקלטה אלקטרופיזיולוגית, הקלטת בסיס, מאפשרת ניתוח של תכונות של קידוד טעם שלא ניתן לבחון בשיטות הקלטה קונבנציונליות. הקלטה בסיסית מאפשרת גם ניתוח תגובות טעם לגירויים הידרופוביים שלא ניתן לחקור בשיטות אלקטרופיזיולוגיות מסורתיות.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
שיטה נדירה של הקלטה אלקטרופיזיולוגית, הקלטת בסיס, מאפשרת ניתוח של תכונות של קידוד טעם שלא ניתן לבחון בשיטות הקלטה קונבנציונליות. הקלטה בסיסית מאפשרת גם ניתוח תגובות טעם לגירויים הידרופוביים שלא ניתן לחקור בשיטות אלקטרופיזיולוגיות מסורתיות.
חרקים טועמים את העולם החיצוני דרך שערות טעם, או סנסילה, שיש להן נקבוביות בקצותיהם. כאשר סנסילום בא במגע עם מקור מזון פוטנציאלי, תרכובות ממקור המזון נכנסות דרך הנקבוביות ומפעילות תאי עצב בפנים. במשך יותר מ-50 שנה, תגובות אלה תועדו באמצעות טכניקה הנקראת הקלטת טיפים. עם זאת, לשיטה זו יש מגבלות משמעותיות, כולל חוסר היכולת למדוד פעילות עצבית לפני או אחרי מגע גירוי והדרישה לטעימות להיות מסיסות בתמיסות מימיות. אנו מתארים כאן טכניקה שאנו מכנים הקלטה בסיסית, המתגברת על מגבלות אלה. רישום בסיס מאפשר מדידה של פעילות נוירוני הטעם לפני, במהלך ואחרי הגירוי. לפיכך, הוא מאפשר ניתוח נרחב של תגובות OFF המתרחשות לאחר גירוי טעם. ניתן להשתמש בו כדי לחקור תרכובות הידרופוביות כגון פרומונים ארוכי שרשרת בעלי מסיסות נמוכה מאוד במים. לסיכום, הקלטה בסיסית מציעה את היתרונות של אלקטרופיזיולוגיה חד-חושית כאמצעי למדידת פעילות עצבית - רזולוציה מרחבית וטמפורלית גבוהה, ללא צורך בכלים גנטיים - ומתגברת על מגבלות מרכזיות של טכניקת רישום החוד המסורתית.
חרקים, כולל זבובי דרוזופילים, ניחנים במערכת טעם מתוחכמת המאפשרת להם לחלץ מידע כימי מורכב מסביבתם. מערכת זו מאפשרת להם להבחין בהרכב הכימי של חומרים שונים, תוך הבחנה בין אלה המזינים לבין אלה המזיקים 1,2.
בליבה של מערכת זו נמצאים מבנים מיוחדים המכונים שערות טעם או סנסילה, הממוקמים אסטרטגית על חלקי גוף שונים. בזבובים דרוזופיליים, סנסילה אלה ממוקמים על התווית, שהיא איבר הטעם העיקרי של ראש הזבוב 1,2,3,4, כמו גם על הרגליים והכנפיים 1,2,5,6. התווית ממוקמת בקצה החוטם ומכילה שתי אונות 4,7,8. כל אונה מכוסה ב-31 חושי טעם המסווגים כקצרים, ארוכים ובינוניים 4,7,8. כל סנסילה זו מאכלסת 2-4 נוירוני טעם 1,2,9,10. נוירוני הטעם האלה מבטאים חברים בלפחות ארבע משפחות גנים שונות, כלומר קולטן גוסטטורי (Gr), קולטן יונוטרופי (Ir), כייס (Ppk) וקולטן פוטנציאלי חולף (Trp) גנים 1,2,11,12,13 . מגוון זה של קולטנים ותעלות מצייד חרקים ביכולת לזהות מגוון רחב של תרכובות כימיות, כולל רמזים לא נדיפים ונדיפים 1,2,14.
במשך יותר מ-50 שנה, מדענים כימתו את התגובה של נוירוני טעם והקולטנים שלהם באמצעות שיטה שנקראת רישום קצה 3,4,6,8,13,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24 ,25,26,27,28,
29,30,31,32,33,34,35. עם זאת, שיטה זו יש מגבלות גדולות. ראשית, פעילות עצבית יכולה להימדד רק במהלך מגע עם הגירוי, ולא לפני או אחרי מגע. מגבלה זו מונעת מדידה של פעילות ספייקינג ספונטנית ומונעת מדידה של תגובות OFF. שנית, ניתן לבדוק רק טעמים מסיסים בתמיסות מימיות.
ניתן להתגבר על מגבלות אלה על ידי טכניקה אלקטרופיזיולוגית חלופית נדירה הנקראת "הקלטת בסיס". כאן אנו מתארים טכניקה זו, שאימצנו משיטה שבה השתמשו מריון-פול ועמיתיה24, ומראים את תכונות קידוד הטעם המכריעות שהיא יכולה כעת למדוד בנוחות14.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הפרוטוקול הבא תואם את כל ההנחיות לטיפול בבעלי חיים של אוניברסיטת ייל.
1. זבובים
2. גירויים כימו-סנסוריים
3. זכוכית גירוי נימי
4. אלקטרודות התייחסות והקלטה
5. הכנת הזבוב להקלטת הבסיס
6. מתקן אלקטרופיזיולוגיה
7. הקלטה מ-taste sensilla
8. ניתוח
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
איור 4A מראה קוצים ספונטניים שנובעים מסנסילום. הם מתחלקים לשני סוגים המבוססים על משרעת, כאשר הקוצים הגדולים יותר נובעים מתא העצב הרגיש לתרכובות מרות והקוצים הקטנים יותר מתא העצב שמגיב לסוכרים. הקשר בין משרעת ספייק לבין ספציפיות תפקודית אומת על ידי ניסויים גנטיים 4,14,37,38,39 .
איור...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בהקלטות מסוגים מסוימים של סנסילה, זה יכול להיות מאתגר להבדיל בין קוצים של נוירונים שונים. לדוגמה, נוירוני הסוכר והנוירונים המכנו-סנסוריים של S ו-I sensilla מייצרים קוצים בעלי אמפליטודות דומות, מה שמקשה על ההבחנה ביניהם 4,14. אנו מוצאים כי השימוש באלקטרודת רישום טונגסטן חדה מאוד מפחית את הירי של נוירון מכנו-חושי, כמו גם המיקום המושכל של אלקטרודת ההקלטה. החדרת אלקטרודת ההקלטה לצווארון של שקע הסנסילום (כלומר לבסיס אך לא עמוק) גורמת לעיתים קרובות לגירוי מכנו...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין ניגודי עניינים לחשוף.
אנו מודים לזינה ברמן על התמיכה, לליסה באיק על ההערות על כתב היד, ולחברים אחרים במעבדת קרלסון על הדיון. עבודה זו נתמכה במענק K01 DC020145 של NIH ל-H.K.M.D; וה-NIH מעניק R01 DC02174, R01 DC04729 ו-R01 DC011697 ל-J.R.C.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| מיקרוסקופ | אולימפוס | BX51WI | מצויד באובייקט 50X (LMPLFLN 50X, אולימפוס) ועיניות 10X. |
| שולחן נגד רטט | TMC | 63-7590E | |
| מיקרומניפולטורים ממונעים | מכשירי הרווארד ו-Mä rzhä מיקרומניפולטורים למשתמש | מיקרומניפולטור PM 10 Piezo Micromanipulator ידני מיקרומניפולטורים | |
| Mä rzhä משתמש מיקרומניפולטורים | MM33 מיקרומניפולטור | ||
| מעמדים מגנטיים | ENCO | דגם #625-0930 | |
| התייחסות והקלטה מחזיק אלקטרודות | Ockenfels Syntech GmbH | ||
| גירוי זכוכית מחזיק נימי | Ockenfels Syntech GmbH | ||
| בדיקה אוניברסלית חד קצה | Ockenfels Syntech GmbH | ||
| בקר רכישה USB 4 ערוצים, IDAC-4 | Ockenfels Syntech GmbH | ||
| בקרי גירוי | Ockenfels Syntech GmbH | Stimulus Controller CS 55 | |
| מחשב אישי | Dell | Vostro | בדוק תאימות למערכת רכישה דיגיטלית ותוכנה |
| טונגסטן רוד | A-M Systems | Cat#716000 | |
| רדיד אלומיניום ו/או כלוב פאראדיי | מיגון רעש אלקטרומגנטי | ||
| נימי זכוכית בורוסיליקט | דיוק עולמיים | 1B100F-4 | |
| חולץ פיפטה | סאטר מכשיר החברה | דגם P-97 חולץ מיקרופיפטה בוער/חום | |
| אולימפוס | VMZ 1x-4x | להכנת זבוב | |
| p200 טיפים | פיפטה גנרי | ||
| טיפים למיקרו-מעמיסים | Eppendorf | E5242956003 | |
| 1 מ"ל מזרק | |||
| קליפס | |||
| שנאי כוח | STACO ENERGY PRODUCTS | STACO 3PN221B | מורכב מקצות פיפטה P1000, צינורות פלסטיק גמישים |
| ורשת דוגמנות חימר | גנרי | ||
| מלקחיים | גנרי | ||
| צינורות פלסטיק | סנט גוביין | טיגון S3 וסחר; E-3603 | |
| בקבוקוני תרבית סטנדרטיים | Archon Scientific | צרה של 1 אונקיה פוליסטירן, כל אחת עם 10 מ"ל של מדיום גלוקוז, טעון מראש בפקקי אצטט תאית | |
| ברברין כלוריד (BER) | סיגמא-אולדריץ' | Cat# Y0001149 | |
| דנטוניום בנזואט (DEN) | סיגמא-אולדריץ' | חתול# D5765 | |
| N,N-דיאתיל-m- טולואמיד (DEET) | סיגמא-אולדריץ' | חתול# 36542 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.