Comprendere le dinamiche del calcio nei neuroni è fondamentale per svelare i complessi meccanismi alla base della segnalazione neurale e della funzione cerebrale, poiché gli ioni calcio svolgono un ruolo fondamentale nella modulazione dell'attività neuronale e nel guidare le risposte cellulari agli stimoli. La dinamica neuronale del calcio può essere monitorata tramite l'imaging del calcio, che fornisce informazioni in tempo reale sulla segnalazione mediata dal calcio in un'ampia gamma di organismi, tra cui la larva di Drosophila. La larva di Drosophila sta emergendo come un potente sistema modello per studiare la funzione del circuito alla base del comportamento. È uno dei soli tre organismi per i quali è stato generato un connettoma cerebrale completo a risoluzione sinaptica1. La larva è suscettibile di una serie di strumenti sofisticati che consentono l'imaging e la manipolazione dei neuroni sia a livello di intero cervello che di singolo neurone 2,3.
La capacità di misurare la dinamica del calcio nei neuroni larvali di Drosophila tramite l'imaging del calcio è stata fondamentale per far progredire la ricerca neuroscientifica4. I recenti progressi nell'imaging del calcio hanno permesso di misurare la dinamica del calcio a livello di singole sinapsi nella larva5 fino alle registrazioni multineuronali nelle larve in movimento libero6. L'imaging del calcio può essere eseguito in vivo, dove gli eventi di calcio vengono catturati in contesti fisiologici naturali dell'intera larva 4,7,8,9, o ex vivo, dove gli eventi di calcio vengono registrati in tessuti larvali sezionati conservati in condizioni fisiologiche simulate10. Nel complesso, i ricercatori hanno utilizzato varie iterazioni del metodo di imaging del calcio nelle larve di Drosophila per scoprire meccanismi fondamentali dei circuiti neurali, delle sensazioni, dell'apprendimento e della memoria e del comportamento 8,11,12,13,14,15,16,17 . Tuttavia, gli studi di imaging larvale del calcio sono limitati a causa della necessità di apparecchiature specializzate e di problemi nell'interpretazione dei dati dovuti ad artefatti da movimento.
Qui, introduciamo una metodologia economica e facilmente implementabile per l'imaging del calcio sia in vivo che ex vivo in larve di Drosophila melanogaster di terzo stadio. Immaginiamo la dinamica del calcio in Keystone-LN, un neurone inibitorio del circuito olfattivo18,19, all'interno di preparazioni larvali intere per mostrare l'imaging del calcio in vivo, e in cervelli larvali sezionati per mostrare l'imaging del calcio ex vivo. Le larve intere e i cervelli sezionati rimangono vitali e reattivi per circa 10-15 minuti nelle nostre condizioni di imaging, consentendo l'acquisizione di più prove di stimolo per campione. Per affrontare la sfida di immobilizzare intere larve o campioni di tessuto mantenendo la vitalità dei tessuti e riducendo la variabilità sperimentale, abbiamo ottimizzato l'uso di GLUture, un adesivo tissutale topico cianoacrilato biocompatibile.
Rispetto ai metodi tradizionali di immobilizzazione larvale, come l'inclusione o il pinning dell'agarosio, questo approccio basato sull'adesivo riduce gli artefatti da movimento preservando la vitalità dei tessuti20,21; Rispetto ai sistemi di imaging a due fotoni, la configurazione a disco rotante riduce i costi della strumentazione e migliora l'accessibilità per i laboratori con risorse limitate. Infine, descriviamo approcci di imaging semplici, abbinati a script R sviluppati su misura per l'analisi dei dati. Il nostro approccio può aumentare l'accessibilità agli studi di imaging larvale del calcio e può essere adattato per esaminare gli effetti sia di stimoli esterni, come gli odori, sia di stimoli interni, come i neuromodulatori.