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Neuroscience
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JoVE Journal Neuroscience
Simultaneous Recording of Calcium Signals from Identified Neurons and Feeding Behavior of Drosophila melanogaster

La registrazione simultanea dei segnali di calcio da parte dei neuroni identificati e comportamento alimentare di Drosophila melanogaster

Full Text
16,136 Views
06:55 min
April 26, 2012

DOI: 10.3791/3625-v

Motojiro Yoshihara1

1Department of Neurobiology,University of Massachusetts Medical School

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Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.

Overview

This study investigates the neuronal activity of Drosophila melanogaster during feeding behavior using calcium imaging techniques. By observing the proboscis extension response (PER) to sugar stimuli, researchers can correlate neuronal activation with behavioral responses.

Key Study Components

Area of Science

  • Neuroscience
  • Behavioral Biology
  • Calcium Imaging

Background

  • Drosophila melanogaster is a model organism for studying neuronal function.
  • The proboscis extension response (PER) is a well-documented feeding behavior.
  • Calcium imaging allows for real-time observation of neuronal activity.
  • Understanding neuronal responses can provide insights into feeding mechanisms.

Purpose of Study

  • To monitor neuronal activity during feeding behavior in fruit flies.
  • To correlate neuronal activation with the proboscis extension response.
  • To develop a method for simultaneous behavioral observation and imaging.

Methods Used

  • Dissection of the fly to expose the brain.
  • Calcium imaging using a spinning disc confocal microscope.
  • Stimulation of the proboscis with a sugar solution.
  • Videotaping of behavior to analyze the proboscis extension response.

Main Results

  • Calcium imaging revealed neuronal activation in response to sugar stimuli.
  • Proboscis extension behavior was successfully monitored alongside neuronal activity.
  • Results showed a sharp increase in fluorescence in motor neurons during PER.
  • The method allows for further exploration of synaptic plasticity and memory.

Conclusions

  • The study provides a novel approach to studying neuronal activity in feeding behavior.
  • Findings contribute to understanding the neural mechanisms underlying feeding responses.
  • The method can be adapted for other experimental techniques in neuroscience.

Frequently Asked Questions

What is the proboscis extension response?
The proboscis extension response (PER) is a behavior exhibited by fruit flies in response to sugar stimuli, where they extend their proboscis for feeding.
How does calcium imaging work?
Calcium imaging involves using fluorescent indicators to visualize changes in calcium ion concentrations in neurons, indicating neuronal activity.
Why use Drosophila melanogaster for this study?
Drosophila melanogaster is a widely used model organism in neuroscience due to its well-mapped nervous system and genetic tractability.
What are the implications of this research?
This research enhances our understanding of the neural mechanisms of feeding behavior and can inform studies on synaptic plasticity and memory.
Can this method be applied to other behaviors?
Yes, the method can be adapted for studying other behaviors and neuronal responses in various contexts.
What challenges were faced during the experiment?
Challenges included ensuring the stability of the fly's head during imaging and preventing satiation during sugar stimulation.

La mosca della frutta,

L'obiettivo generale di questa procedura è monitorare l'attività neuronale mediante imaging del calcio contemporaneamente all'osservazione del comportamento alimentare. Ciò si ottiene inserendo prima una mosca nell'apparato delle mosche. Successivamente, la testa della mosca viene sezionata per esporre il cervello.

L'apparato della mosca con la mosca sezionata viene quindi posizionato sul tavolino del microscopio. La fase finale della procedura è la stimolazione di pro Bois con uno stoppino di zucchero. In definitiva, si possono ottenere risultati che mostrano l'attivazione di un neurone identificato attraverso l'imaging del calcio correlato all'estensione di Probus attraverso la videoregistrazione del comportamento.

L'idea di questo metodo mi è venuta per la prima volta quando ho pensato agli occhi delle birre che battono e che nuotano sulla superficie dell'acqua. Noi birre abbiamo gli occhi spaccati e possiamo vedere sia sopra che sotto la superficie dell'acqua. Un punto difficile del mio esperimento è che il cervello e le SCU sono vicini l'uno all'altro, ma se sono separati bene come gli occhi di noi birre, possiamo mantenere le SCU asciutte mentre il cervello è esposto nel satellite.

Questo ho realizzato un divisorio molto semplice appena sopra le SCU per separare la faccia asciutta dal posto di larghezza, Modellare una piattaforma dal coperchio di un piatto di falco da 35 millimetri sciogliendo la parete laterale e intagliandola per formare un angolo e uno spessore appropriati. Praticare un foro nella piattaforma per accogliere la testa della mosca, in modo tale che le parti della bocca siano liberamente esposte all'esterno della camera. Tagliare l'estremità di una punta dell'uomo della pipetta abbastanza larga da accogliere il corpo della mosca, quindi incollare la punta alla piattaforma.

Dopo aver fatto morire di fame, un adulto vola per 24 ore a 25 gradi Celsius. Anestetizzare la mosca mettendola in un tubo di plastica da 15 millilitri, stando sul ghiaccio con una pinza. Inserisci una mosca nella camera delle mosche e spingi delicatamente la mosca fino a quando non è in grado di muoversi.

Sigillare le parti circostanti del probos prossimale o del rostro al bordo interno del foro applicando una piccola quantità di colla fotopolimerizzabile ai lati e sopra il rostro, usando un ciglio o uno strumento simile per stendere accuratamente la colla. Applicare anche la colla dall'interno delle mosche nello spazio tra la parte dorsale della testa e il bordo interno del foro. Infine, polimerizza la colla con l'illuminazione più debole di luce blu sufficiente per l'indurimento per evitare di danneggiare la mosca.

Per stabilizzare la testa della mosca e per esporre la parte ventrale del SOG, attaccare un filo per tenere il rostro parzialmente sollevato. Con la mosca in posizione, riempire la superficie della piattaforma con soluzione salina priva di saccarosio. Aprire la capsula della testa per esporre il SOG utilizzando una lama di tungsteno e una pinza con punte affilate che chiamiamo pinze affilate.

Cerniere a forbice. Questa è una dimostrazione di cerniere a forbice, che tagliano una fibra da una salvietta Kim per confronto. Questo viene eseguito prima con le forbici dell'iride nel campo visivo e poi davanti a un righello graduato di un millimetro.

Per prima cosa, usando la lama di tungsteno, praticare un'incisione attraverso il bordo posteriore. Quindi tagliare i bordi laterali e anteriori utilizzando la pinza affilata. Sollevare il pezzo di cuticola tagliato con la pinza e rimuoverlo.

Taglia le antenne e i nervi dell'antenna usando il forcipe. Quindi rimuovere selettivamente le sacche d'aria tra il SOG e la cuticola per stabilizzare il cervello e prevenire artefatti di movimento. Successivamente, tagliare l'esofago all'estremità verso la faringe e all'estremità entrando nel SOG per rimuovere la connessione tra la faringe e il cervello.

Quindi, dopo aver identificato ed estratto il muscolo 16, staccare qualsiasi trachea che collega il cervello e la cuticola. Posiziona le mosche sul tavolino di un microscopio confocale a disco rotante e passa alla lente a immersione in acqua per l'imaging. Quindi prendi una singola sezione ottica a quattro hertz con un tempo di esposizione di 122 millisecondi utilizzando la messa a fuoco laser di eccitazione a 491 nanometri nella regione di interesse.

Usa un ago da siringa con un piccolo stoppino di giapponese. Stava forse della carta che sporgeva dalla punta per offrire saccarosio alla mosca? Scaricare una piccola goccia di soluzione di saccarosio sullo stoppino, quindi aspirarla con un iniettore collegato all'ago attraverso un tubo flessibile utilizzando un manipolatore joystick per tenere l'ago.

Applicare lo stoppino di carta lavata imbevuto sulla punta dei probs, ma solo per un istante. Per evitare la sazietà. Monitora la risposta dell'estensione PROBUS o il comportamento PER utilizzando una telecamera CCD collegata a un microscopio di dissezione contemporaneamente all'imaging del calcio e assicurati di raccogliere i dati entro un'ora dalla dissezione.

Qui è mostrata una tipica risposta di estensione di prob Bois alla stimolazione con un WIC contenente 100 millimolare di saccarosio. Soluzione acquosa ottenuta con un laser a 491 nanometri per la fluorescenza G CAMP. L'imaging simultaneo del calcio durante il comportamento di risposta all'estensione della prosa, mostrato qui prima e poi dopo la stimolazione, consente la visualizzazione delle risposte GAMP 3.0 indotte dal saccarosio nel motoneurone per il goniometro del muscolo rostro.

Nella stella di stato, la quantificazione della risposta GAMP 3.0 indotta dal saccarosio mostra che i motoneuroni rispondono a uno stimolo di saccarosio con un forte aumento della fluorescenza, seguito da una fase di ripristino di diversi secondi rispetto alla linea di base. La piattaforma fly consente altri metodi come l'elettrofisiologia, l'optogenetica o la psicogenetica, o l'attivazione chimica per i neuroni o l'imaging di laboratorio TimeLapse di strutture marcate GFP per rispondere a domande aggiuntive come la correlazione tra plasticità sinaptica e memoria.

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Neuroscience Issue 62 l'alimentazione l'estensione proboscide imaging di calcio Drosophila Moscerino della frutta GCaMP ganglio suboesophageal (SOG) imaging dal vivo VOLA

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