ローカスの神経活動を特徴づけるためにマルチユニット記録方法（ Schistocercaアメリカーナ）嗅覚回路

Summary

我々は、無脊椎動物の嗅覚経路の最初の3つの段階で臭気誘発反応を特徴づける細胞外マルチユニット記録技術のバリエーションを示しています。これらの技術は簡単にだけでなく、他の神経系において、アンサンブル活動を調べるために適合させることができます。

Abstract

嗅覚の検出と解釈は、多くの生物の生存のために重要である。驚くべきことに、門の両端の種は驚くほど似て嗅覚システムは、化学センシングへの生物学的ア ​​プローチは進化の時間^1の上に最適化されていることを示唆している。昆虫の嗅覚系では、匂い物質は活動電位の列車に化学的刺激に変換するアンテナの嗅覚受容ニューロン（ORN）によって導入されています。 ORNsからの感覚入力は、その後、触角葉（;脊椎動物の嗅球に類似した構造AL）に中継されます。 ^2,3、ALで、悪臭のための神経表現は、校長のニューロン集団（また、投射ニューロンと呼ばPNS）に分散時空間発火パターンの形をとる。 ALの出力は、その後、下流のキノコ体（メガバイト）、嗅覚記憶および^4,5学習に関連付けられている構造でケニヨン細胞（KCS）によって処理されます。彼女のeは、我々はこれらの嗅覚回路で臭気誘発神経反応を監視するために電気生理学的記録手法を提案する。

まず、ORNs ^6,7の集団のレベルで臭気誘発反応を研究するために、単一の感覚子の記録方法を提示します。我々は細胞外ORNの応答を監視するための電極として生理食塩水埋め研ぎガラスピペットの使用について説明します。次に、我々は細胞外に商業16チャネル電極^3を使用^したPN応答を監視する方法を提案する。カスタムメイドの8チャンネル撚線四極管を使用して同様のアプローチがケニヨン細胞録音⁸で実証されています。我々は、これらの技術のそれぞれのための私達の実験のセットアップの詳細と現在の代表的な記録トレースを提供します。

Protocol

1。臭気の準備と配達

1. 所望の濃度レベルを達成するためにボリュームが鉱物油で臭気ソリューションを希釈します。 60mlのガラス瓶に鉱物油と臭剤20mlの混合物を保管してください。入口と出口のラインを提供するために、ゴム栓（計19）、上から下から1と他に2つの注射針を挿入します。このゴム栓とガラス瓶を密封し、入口ライン（ 図1A）にカスタム設計された活性炭フィルターを取り付けてください。
2. カーボンフィルターは2 6ミリリットルのシリンジを使用して行われます。半分に注射器をカットし、プランジャーの端を捨てる。熱収縮チューブを使用して、それらを一緒に接続する前に、綿と活性炭との残りの部分をそれぞれ記入してください。
3. アンテナの向こう側に一定のエアフローを供給プラスチックチューブ（ナルゲンFEPチューブ、ID 5.8ミリメートル）である（ 図1Bに臭気ボトル（ポリエチレンチューブ、0.86ミリメートルのIDを使用して）の出口ラインを接続）。
4. イナゴアンテナの数cm以内に配置プラスチックチューブを使用してバッタに向かって、直接炭素 - ろ過、除湿空気（流量、0.75 L / minのキャリアガス）。
5. 匂い刺激のために、ボトル内の臭気溶液上の静的ヘッドスペースの一定量（0.1リットル/ min）を変位させる。これはピコポンプ（WPIは、PV-820）を使用してボトルに除....

Results

二つの異なるアルコールへの単一のORNの臭気誘発反応は 、 図3（d）に示すようにしています。記録位置に応じて（感覚子の種類、電極の配置）​​マルチユニットレコーディングを実現することができる。

ALの録音から生細胞外波形を図6（a）に示されています。活動電位または別のPNに由来する様々な振幅のスパイクは、この電圧トレースで観察できます。バッタ触角葉は興奮投射ニューロンと抑制性ニューロンローカルを持っていますが、唯一のPNSは細胞外に³を検出することができるナトリウムスパイクを生成します。この観察結果は、ここに提示され、マルチユニット記録法が選択的にイナゴの嗅覚コーディングを研究するための魅力的な無脊椎動物のモデルを作り、触角葉回路の出力を監視するために使用することができることを示唆している。

キノコ体の記録の例は、以下の例で示され

Discussion

ほとんどの感覚刺激は、ニューロンのアンサンブルに分散されたコンビナトリアル反応を引き起こす。したがって、マルチニューロン活動の同時モニタリングが刺激固有の情報が脳内の神経回路で表されており、どのように処理されるかを理解する必要があります。ここでは、昆虫の嗅覚経路に沿って第3処理センターにおける臭気誘発反応を特徴づけるために、細胞外マルチユニット記録技術を実証した。我々はここで紹介する手法は、嗅覚のコーディング上の前の多くの研究で用いられており、この分野^3,6,13-17で標準的な慣行になってきていることに注意してください。技術を組み合わせることで、一つは無脊椎動物の嗅覚系の設計およびコンピューティングの原則を調査し、システムのアプローチを開発することができますここで紹介する。ここでは、これらのapproaを開拓ジルローラン、マークStopferとその同僚^{2,3,8,9,13,16,18-21、}製精貢献を認識しなければならないCHESは、嗅覚コーディングのいくつかの基本原則を明らかにし、明らかにする。

最後に、光学技術はまた、正常昆虫嗅覚回.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
名前	会社	カタログ番号	注釈
			電気機器
ACアンプ	GRASS	モデルP55	単一の感覚子のレコーディングのために
オーディオモニター（モデル3300）	AMシステム	94万
カスタムメイド16チャンネルプリアンプとアンプ	カル。テック。バイオエレクトロニクスショップ		ALとメガバイトレコーディングに
データ収集部	ナショナルインスツルメンツ	BNC-2090
光ファイバーの光	WPI	SI-72から8
光源115 V	WPI	NOVA
手動マニピュレーター	WPI	M3301R	イナゴ脳録音用
ブームスタンドにStereomicroscope1	ライカ	M80	イナゴ脳録音用
Stereomicroscope2	ライカ	M205C	単一の感覚子のレコーディングのために
振動アイソレーションテーブル	TMC	63から500シリーズ
電動マイクロマニピュレーター	サターインスツルメンツ	MP285 / T
オシロスコープ	テクトロニクス	TD2014B
			電極/建設ツール
16チャネル電極	NeuroNexus	A2x2-TET-3mmの150から121	触角葉のレコーディングのために
フィラメントは、ID 0.69ミリメートルとホウケイ酸毛細管	サターインスツルメンツ	BF120-69から10	ガラス電極を作るための
マイクロピペットプラー	サターインスツルメンツ	P-1000
関数発生器	マルチメータの倉庫	SG1639A	金メッキ電極用
金めっき液（シアン化物非）	SIFCOインダストリーズ	ノースカロライナ州のSPS 5355
インピーダンステスター	BAKエレクトロニクス株式会社	IMP-2	金メッキ電極用
ロータリースイッチ	品番	C7D0123N	金-plに関するating電極
パルスアイソレータ	WPI	A365	金メッキ電極用
Qシリーズ電極ホルダー	ワーナー·インスツルメンツ	64から1091
銀線0.010 "直径	AMシステム	782500	接地電極
8ピンDIP ICソケット	Digikeyを	ED90032-ND
フィラメントは、ID 0.58ミリメートルとホウケイ酸毛細管	ワーナー·インスツルメンツ	64から0787	撚線テトロード建設
ヒートガン	ウェラー	6966C
Rediohm-800ワイヤー	カンタルプレシジョンテクノロジー	PF002005
タイタープレートシェーカー	サーモ科学的	4625Q	ねじれワイヤー
炭化物はさみ、4.5 "	バイオメディカル研究InStr関数	25から1000	ツイストテトロードワイヤを切断するための
ファインポイントピンセット	HECO	91-EF5-SA	別にいじめテトロードワイヤ用
			臭気デリバリー
6ミリリットルのシリンジ	ケンドール	1180600777	カスタム設計された活性炭フィルター用
ブラウン臭気ボトル	フィッシャー	08-912-165
木炭	BuyActivatedCharcoal.com	GAC-48C
乾燥剤	DRIERITE	23005
DRIERITEガス乾燥ジャー	フィッシャー·サイエンティフィック	09から204
熱収縮チューブ	スリーエム	EPS-200	臭気フィルタ準備
皮下注射針アルミハブ、計19	ケンドール	8881-200136	臭気ボトルの入口と出口のラインを提供するための
鉱油	マリンクロットケミカルズ	6357から04	臭気の希釈用
ナルゲンプラスチックチューブ、890 FEP	サーモサイエンティフィック	8050-0310	キャリアガス供給の
空気圧picopump	WPI	SYS-pv820	臭気配信のため
ポリエチレンチューブIDの0.86ミリメートル	Intramedic	427421	臭気瓶コンセントconnecti用アドオンや生理食塩水灌流チューブ
ストッパー	ラボピュア	97041	臭気瓶を密封するための
時間テープ	PDC	T-534-RP
チューブルアー	コー​​ル - パーマー	30600から66
真空管	マクマスター - カー	5488K66
			準備/解剖
100×15ミリメートルペトリ皿	VWRインターナショナル	89000-304
18 AWGの銅より線	LAPP KABEL	4510013	電線絶縁はゴムのガスケットとして使用されている
22 AWGの回路用電線	AlphaWire	1551	脳プラットフォーム
バティックワックス	ジャカール	7946000
歯の周囲のワックス	ヘンリー·シャインデンタル	6652151
Electrowaxer	Almore国際	66000
エポキシ、5分	Permatex	84101
皮下注射針アルミハブ	ケンドール	8881-200136
ストレプトgriseus由来のプロテアーゼ	シグマアルドリッチ	P5147	イナゴの脳をdesheathing用
縫合糸非滅菌	フィッシャー	NC9087024	腸内細菌を除去した後に腹部を結ぶための
Vetbond	スリーエム	1469SB	午前密封するためのputationサイト
デュモン第1鉗子（粗）	WPI	500335
デュモン第5チタンピンセット（細かい）	WPI	14096
デュモン＃5SF鉗子（超微細）	WPI	500085	desheathingイナゴ脳
10センチメートルはハサミを解剖	WPI	14393	足と羽を除去するための
Vannasはさみ（ファイン）	WPI	500086	キューティクルを除去するために、前腸を切断
			生理食塩水豊富さ
レートフローレギュレータを使用して設定延長	ムーアメディカル	69136	生理食塩水の流れを調整するための
静脈内投与は、使用して設定Yの注射部位	ムーアメディカル	73190	生理食塩水の流れを調整するための