우리는 생활 antennal 엽에서 냄새 evoked 칼슘 반응을 측정하고 분석하기 위해 설립 기법을 설명 Drosophila melanogaster.
우리는 생활 antennal 엽에서 냄새 evoked 칼슘 반응을 측정하고 분석하기 위해 설립 기법을 설명 Drosophila melanogaster.
antennal 기억 상실증이 곤충 두뇌의 기본 후각 중심, 척추 후각 망울 1-5의 해부 학적 및 기능적 동등을 나타냅니다. 외부 세계에서 후각 정보는 그들이 표현하는 구체적인 후각 수용체에 따라 glomeruli라는 neuropil의 독특한 지역으로 분리 후각 감각 뉴런 (OSNs)에 의해 antennal 엽 전달된다. 여기, 누구의 프로세스 모두 현지 interneurons있는 OSN axons 시냅스 (LNs)는 높은 후각 뇌 영역 후각 정보를 전달하는 다양한 glomeruli 및 프로젝션 뉴런 (PNs)를 신경을 분포시키다하실 수 있습니다.
antennal 엽의 OSNs, LNs 및 PNs의 활동의 광학 이미징 - 전통적으로 합성 칼슘 지표 (예 : 칼슘 녹색, FURA-2) 또는 전압에 민감한 염료 (예 : RH414)를 사용 - 긴 이해하는 중요한 테크닉에게 얼마나 후각 자극은 공간과 시간적 패턴으로 표현됩니다곤충 6-10 여러 종류의 사구체 활동. 이러한 형광 칼슘 지표 G-CAMP 11,12 및 Cameleon 13, 발광 생물 칼슘 표시기 GFP-aequorin 14,15, 또는 시냅스 전송 리포터 유전자로 인코딩된 신경 활동 기자의 개발, synapto-pHluorin 16을 이루었습니다 fruitfly의 후각 시스템 neurophysiological 이미징 특히 접근 Drosophila melanogaster는 자사의 종합적-설명한 분자 electrophysiological 및 neuroanatomical 속성 2,4,17을 보완. 이 기자는 선택적으로 악취-evoked 얼마나 높은 공간과 시간적 해상도로 해부하는 후각 회로 내의 뉴런의 정의 인구의 이진 transcriptional 제어 시스템 (예 : GAL4/UAS 18 LexA / LexAop 19,20, Q 시스템 21)를 통해 표현할 수 신경 활동은 대표 변조 및 22-24로 변화하고 있습니다 </>이 저녁을 먹다.
여기에서 우리는 G-CAMP 25-27을 사용 Drosophila antennal 엽에서 냄새 evoked 응답을 측정하기 위하여 준비 및 분석 방법을 설명합니다. 동물의 준비는 최소한 침략적이며 넓은 필드 형광 공촛점과 두 광자 현미경을 사용하여 이미지에 적용할 수 있습니다.
1. 마운팅 블록 어셈블리
2. 동물 준비
3. 냄새 자극 배달
4. 생체내 이미징에
5. 데이터 처리 및 분석
데이터는 ImageJ (맥 biophotonics 플러그인과 함께 사용하여 처리 www.macbiophotonics.ca )와 다음과 같이 Matlab 및 R에서 사용자 지정 작성된 프로그램 :
6. 대표 결과
우리는 OSNs 29,30 여러 가지 인구 (년 활성 후각 공동 수용체 IR8a을 위해 발기인의 통제하에 G-CaMP1.6 28 표현 파리 프로피 온산-evoked 응답을 기록하고 분석할 위의 프로토콜을 사용 피규어 3-5). 1퍼센트 프로피 온산과 자극은 G-캠프 형광의 증가를 elicits - 세포 내 칼슘의 증가를 나타내는 - 두 glomeruli, DC4 및 DP1l (그림 3B)를 innervating OSNs에. 온라인 활동을 추적, heatmaps 및 피크 반응 바 줄거리 : 우리는 그림 5에서 여러 파리에서 데이터를 표현하는 다양한 방법을 설명합니다. 프로피 온산-evoked 응답 DC4와 DP1l의 뚜렷한 피크 amplitudes와 현세의 역학 있습니다. 반응은 일반적으로 강력한 있지만 또한, 개별 동물 사이의 다양성도 (자신을 볼 glomeruli 모두에서 볼 수 있습니다그림 5A에서 atmaps). 정상 반응 (그림 5B)의 부량은 동물 전반에 걸쳐 다양한 glomeruli하고 다른 odorants 간의 간단한 통계적 비교를하실 수 있습니다. 그러나, 냄새 evoked 칼슘 반응은 비 균일 현세의 역학을 가질 수 있으며 하나의 값으로 자신의 진도를 quantifying하면이 복잡성을 무시합니다.

그림 1. 마운팅 블록의 도식 파리의 도입, 그리고 클로즈업의 (C) 상단보기 (31에서 적응) () 이전 (B) 후.

그림 2. 실험 설정의 도식.

그림 3. 단계 2.8 (왼쪽 패널)와 앤티의 원료 형광 이미지 후에 플라이 준비 () 톱보기nnal 엽 (叶)은 G-CaMP1.6 (; : G-CaMP1.6 : IR8a업자 UAS GAL4 유전자형)으로 표시. DC4와 DP1l glomeruli는 각각 그들의 형태, 크기와 위치에 의해 구분할 수 있으며, 빨간색과 파란색으로 표시됩니다.
프로피 온산 (1 % V / V)에 대한 응답의 (B) 색상 코딩된 이미지입니다. 이미지는 (또한 그림 5A 참조) 단계 5.6에 설명된대로 계산 응답의 피크의 ΔF / F에 해당합니다. 왼쪽 colorscale는 %의 ΔF / F 값을 나타냅니다. 검은 동그라미는 (그림 5 참조) 응답을 계량하는 데 관심있는 지역의 위치와 크기를 나타냅니다.

그림 4. 형광 기자 신호의 표백 수정. 5.3 단계에서 설명한대로 표백제 보정의 효과의 예. 왼쪽 패널에있는 샘플 데이터는 응답의 형태의 주요 변경없이 수정하실 수 있습니다. 오른쪽 패널에있는 샘플 데이터는 심각하게 영향을 미치지 않습니다가능성 표백제 보정에 의한 에드 신호가 떨어지고 냄새 자극 종료 후 기준 이하로 유지되기 때문입니다.

그림 5 (A) 탑 :. glomeruli DC4 (왼쪽)와 DP1l (오른쪽) 프로피 온산 (1 % V / V)에의 칼슘 반응의 시간적 역학. 검은 흔적은 8 동물에 걸쳐 관심 영역 (그림 3B 참조) 내에서 평균 ΔF / F의 평균을 보여줍니다. 회색 표면은 배포판의 첫번째와 세번째 quartiles 사이의 범위를 나타냅니다. 중앙 분리대 및 quartile 가치 프레 젠 테이션은 평균과 표준 에러보다 다양성과 관찰된 응답의 분포에 대한 자세한 정보를 제공합니다. 녹색과 마젠타 박스는 프레임이 그림 3B에 표시하고, 그림 5B 논리적으로 양이 정상 응답을 계산하기 위해 평균 나타냅니다. 하단 : heatmaps은 ΔF / F 값을 repr과 함께 별도의 행에있는 모든 개별 동물에 대한 응답 데이터를 표시colorscale (맨 오른쪽)에 의해 esented. 수평 검은 막대가 자극의 시간과 기간을 나타냅니다. (B) DC4와 DP1l glomeruli위한 8 개의 동물에 걸쳐 프로피 온산에 언 피크 반응. 오차 막대는 배포판의 첫번째와 세번째 quartiles 사이의 범위를 나타냅니다.
여기에 설명된 준비와 분석 방법은 해당 드라이버 transgene 사용할 수있는 antennal 엽 (OSNs, 종이 및 PNs)에서 뉴런의 인구 냄새 evoked 응답을 분석하는 데 사용할 수 있습니다. 우리는 형광 현미경을 사용하여 응용 프로그램을 설명하는 동안,이 준비 광학 이미징은 동일 공촛점 또는 두 개의 광자 현미경 22,32을 사용하여 수행할 수 있습니다. 사실, 이러한 후자의 악기 뉴런 Express의 특히 많은 수의 기자, 이미지의 해상도를 줄일 수 있습니다 와이드 필드 현미경의 광 산란 문제를 완화. 이러한 준비는 보통 50 이상의 시간 동안 냄새 evoked 응답 녹음을 허용하지만, 이번 기록 측정의 수와 길이에 따라 크게 길거나 짧게 될 수 노출 시간은 각 프레임과 상호 자극 간격에 사용. 또한, 두 광자 여기는 형광 기라으로 photobleaching 줄일 수 있습니다orter뿐 아니라 세포 phototoxicity는 긴 시간대 22,32 걸쳐 측정을 허용합니다.
에 관계없이 현미경의 선택, 헤드 캡슐 내에 파리 두뇌의 움직임이 가장 회귀 문제가있을 때 그대로 동물의 이미지. 움직임 보정이 사소한 문제 (단계 5.1) 수정할 수 있지만, 그것은 일반적으로 더에만 매우 안정 대책에서 레코드입니다. 운동 유물을 줄이기위한 전략은 다음과 같습니다 :은 (i) 제대로 선인장 척추와 플라이의 코를 constraining, (ii) 본 eicosane (사전 2.6 단계) (eicosane는에서 용해 수와 함께 무대로 고정하여 파리의 다리를 immobilizing ~ 37 ° C는,이 목적을 위해 납땜 인두)의 끝부분을 확장하고 수정 실버 와이어를 사용하지 않습니다 (3) 고급 핀셋으로 식도를 (antennal 신경 사이에 보이는) nicking.
여기에 사용된 G-CaMP1.6 외에도 G-CAMP 및 기타 칼슘 지표의 최적화된 버전의 숫자가 가능합니다그들의 신호 대 노이즈 비율, 기본적인 형광과 측두엽 역학 12,28,33에있는 다릅니다. 센서의 정확한 선택은 계정에 이러한 속성의 모든 뉴런의 유형이 분석되어야하고, 생물 학적 문제가 해결되는 정도 소요됩니다. 전류 센서는 그대로 파리의 신경 활동과 광학 이미징의 잠재력을 향상시키기 위해 지속적으로 특정 유전 드라이버 라인을 35 증가와 결합 행동 잠재력 12,34, 그들의 추가적인 개선과 함께 꽤 잘 상관 관계 칼슘 변경을보고합니다.
저자가 공개하는 게 없다.
우리는이 방법론, 그림 1에 도식의 사용을위한 마운트 블록 청사진과 다니엘라 Pelz를 그리기위한 파블로 Traversa의 개발에 Silke Sachse와 비테 Eisermann을 인정합니다. 우리는 Silke Sachse, Pavan Ramdya 및 원고에 대한 덧글에 대한 라파엘 Rytz에 감사합니다. R. 벨은 Boehringer Ingelheim 재단 박사 학위 원정대에 의해 지원됩니다. R. 벤톤의 연구실에서 연구는 독립적인 연구원 그랜트와 스위스 국립 과학 재단 (National Science Foundation)을 시작하는 유럽 연구 협의회에 의해 후원된다.
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 시약 | 공급 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
| 선인장 척추 | 가든 센터 | 너무 유연하지 ~ 7mm 긴 얇은 | |
| 로진 | 문자열 악기 상점 | ||
| 두 구성 요소 실리콘 | WPI | KWIK-SIL | |
| 사용자는 플렉시 글라스 장착 블록을 만들 | 에서 제공하는 청사진 http://neuro.uni-konstanz.de/j ove_mountingblock_blueprint / | ||
| 구리 격자 | 아테나 격자 | G220-5 | 일반적으로 전자 현미경 표본을 위해 사용됩니다. |
| 나사 | 철물점 | 2mm 직경 | |
| 플라스틱 coverslips | 렌즈가 종 | L4193 | 22 X 22mm |
| 납땜 인두 팁 | 콘라드 전자 | 830283-62 | |
| 규제 전원 공급 장치 | 콘라드 전자 | 511407-62 | |
| 얇은 철사 | Isabellenhütte | ISA-옴 | 0.013 mm |
| Eicosane | 시그마 | 21,927-4 | |
| 현미경 | 자이스 혈구 | Axioexaminer의 D1 | |
| CCD 카메라 | Visitron | CoolSnap HQ | |
| Metafluor | Visitron | 수집 소프트웨어 | |
| 단색 화 | Visitron | Visichrome | |
| 깨뜨릴 수있는 블레이드 | 파인 과학 도구 | 10050-00 | |
| 블레이드를위한 홀더 | WPI | 14,134 | |
| 사파이어 블레이드 | WPI | 500,314 | 더블 블레이드 1mm를 깨끗 |
| 멤브레인 가스 펌프 | KNF Neuberger AG | NMP 830 KVE | |
| 사파이어 블레이드 홀더 | WPI | 500,317 | |
| 세 방향 밸브 | 리 회사 | LFAA1200118H | 구성 E |
| Rotameter 500 ML / 분 | Analyt-MTC | 112-08SA | |
| Rotameter 5 L / 분 | Analyt-MTC | 102-08SA | |
| 밀랍 | Siladent Technik | 209,212 | ; |
| 셀룰로스 패드 | Kettenbach 의료 | 31,003 | |
| 족집게 | 렌즈가 종 | T5130 | 뒤몽 생물학 # 5 |
| 주사기 | BD | 300,928 | 2ml, Discardit II, 2pieces |
| 니들 | 브라운 Sterican | 4,665,120 | 1.2mm OD |