Het meinummer van JoVE (Journal of Visualized Experiments) bevat een aantal artikelen die betrekking hebben op de zintuigen en perceptie. Meer specifiek zullen er artikelen worden gepubliceerd over gustatie (smaak), olfactie (reuk), nociceptie (pijn) en de vestibulaire zintuigen (evenwicht en inertiebeweging).
Het vestibulaire systeem is belangrijk voor het waarnemen van traagheidsbeweging, en tragheidsinformatie is een essentieel onderdeel van padintegratie. Padintegratie is een proces waarbij de hersenen multisensorische informatie tijdens beweging integreren, zodat we een besef behouden van de positie van ons lichaam ten opzichte van een startpunt. In de natuur maken veel organismen gebruik van dit proces om na het zoeken naar voedsel de weg terug naar hun nesten of holen te vinden.
Deze mei zal JoVE een methode publiceren, gefilmd bij het Max Plank Institute of Biological Cybernetics, waarin wordt onderzocht hoe padintegratie in drie dimensies plaatsvindt. De meeste studies naar dit fenomeen worden in twee dimensies uitgevoerd, maar dankzij een bewegingssimulator met een groot bewegingsbereik kan padintegratie worden beoordeeld in zowel het horizontale als het verticale vlak. Door de zintuiglijke stimuli die aan de proefpersonen in dit apparaat worden toegediend te controleren, kunnen onze auteurs de relatieve bijdragen van visuele en inertiële informatie aan de schattingen van de startpositie analyseren.
Via een elegant ontworpen reeks experimenten stellen deze onderzoekers vast dat proefpersonen sneller geneigd zijn om bewegingshoeken in het horizontale vlak te overschatten vergeleken met die in het verticale vlak. Zij stellen ook vast dat proefpersonen er langer over deden om naar de startpositie te wijzen wanneer zij uitsluitend op inertiële stimuli moesten vertrouwen. Het onderliggende neuronale mechanisme achter padintegratie is nog onvoldoende begrepen, en verdere experimenten met dit systeem zullen inzicht verschaffen in hoe mensen hun ruimtelijke oriëntatie tijdens beweging behouden, wat implicaties heeft die variëren van het begrijpen van vestibulaire stoornissen tot het beter opleiden van piloten.
Wat betreft gustatie zal JoVE deze mei een procedure publiceren voor het isoleren en kweken van menselijke fungiforme smaakcellen. In 2010 publiceerden we een artikel over de isolatie van menselijke fungiforme papillen – een subtype van de kleine structuren op onze tongen die smaakpapillen bevatten. Hoewel het verzamelen van papillen geschikt is voor acute experimenten, vereisen langetermijnstudies naar smaakcellen dat deze worden geïsoleerd en gekweekt.
Voor het eerst wordt door onze auteurs de isolatie en kweek van menselijke fungiforme smaakcellen aangetoond, waarbij wordt getoond dat deze gedurende maximaal 8 passages, ofwel één jaar, in cultuur kunnen worden gehouden. De mogelijkheid om deze cellen gedurende een langere periode te kweken, maakt studies naar proliferatie en regeneratie mogelijk en overbodig maken herhaalde collecties van papillen bij donoren.
Wat betreft olfactie zal JoVE een artikel publiceren van het Department of Agriculture, waarin een experiment wordt beschreven dat de antennes van insecten transformeert in een screeningstool voor nieuwe alternatieven voor pesticiden. Na het isoleren van vluchtige plantenverbindingen via gaschromatografie en massaspectrometrie screenen deze onderzoekers de verbindingen op biologische activiteit met behulp van het elektroantennogram (EAG).
Omdat niet alle door planten uitgestoten vluchtige verbindingen biologische reacties oproepen, is een dergelijke bioassay uiterst belangrijk voor het vinden van kandidaatmoleculen die het gedrag van insecten kunnen beïnvloeden. Op hun beurt kunnen gedragsexperimenten bepalen of een vluchtige plantenstof een insect kan aantrekken of niet. Vluchtige plantenattractanten kunnen worden gebruikt om insecten te verwarren en zouden potentieel kunnen dienen als een veilig alternatief voor pesticiden.
Thermische nociceptie, of de waarneming van schadelijke thermische stimuli, staat centraal in een artikel van de University of Texas van deze mei. Specifiek wordt thermische nociceptie onderzocht in Drosophila-larven met behulp van twee methoden: de heat probe assay en de heat plate assay. Interessant is dat de larven bij beide methoden eerst moeten worden behandeld met UV-straling om weefselschade te induceren en thermische nociceptieve neuronen te sensibiliseren, die normaal gesproken reageren met een zeer hoge drempelwaarde.
Zoals de naam al aangeeft, maakt de heat probe assay gebruik van een op maat gebouwde thermische probe om lokaal thermische stimuli toe te dienen. Nociceptie wordt gekwantificeerd door de latentietijd tussen het begin van de stimulus en het terugtrekgedrag te registreren. Intuïtief houdt de tweede methode, de heat plate assay, in dat drosophila-larven in een waterdruppel op een verwarmingsplaat worden geplaatst om de reacties van het gehele lichaam op schadelijke hitte te testen. Na plaatsing vertonen drosophila een reeks kenmerkende gedragingen, waaronder rollen, zwiepen of zelfs epileptische activiteit. In combinatie met genetische manipulatie kunnen deze assays informatie verschaffen over de genen die ten grondslag liggen aan thermische nociceptie – een sterk geconserveerd proces, van larven tot zoogdieren.
Natuurlijk is een verkenning van de zintuigen niet alles wat JoVE deze mei te bieden heeft. Andere opvallende publicaties omvatten het kleuren van de pancreas om de oriëntatie tijdens histologie te behouden, het gebruik van een geautomatiseerd operant apparaat om multi-cognitieve functies bij muizen te testen, het onderzoeken van tamoxifen-geïnduceerde apoptose met behulp van timelapse videomicroscopie en het creëren van een handige tool om verloren monsters uit tanks met vloeibare stikstof te vissen. Blijf op de hoogte.