Gewenning studeren in Stentor coeruleus

Het bestuderen van gewenning op het niveau van een enkele cel zal helpen bij het karakteriseren van leerparadigma's die onafhankelijk zijn van complexe neurale circuits, waardoor we de oorsprong van intelligentie kunnen begrijpen. Deze techniek maakt het mogelijk om de kracht en frequentie van mechanische stimulatie die aan cellen wordt geleverd, te variëren onder automatische computerbesturing, waardoor de diversiteit van invoersequenties aanzienlijk wordt vergroot. Het gebruik van deze methoden om cellulaire gewenning te bestuderen, zal ons helpen meer te leren over aandoeningen zoals ADHD en het syndroom van Gilles de la Tourette waarbij de gewenning is aangetast.

Om te beginnen, koppelt u de motordriver aan de motor door de twee draden met het label A van het bestuurdersbord aan te sluiten op de blauwe en rode draden op de motor. Verbind vervolgens de twee draden met het label B van het bestuurdersbord met de groene en zwarte draden op de motor. Nadat u het breadboardcircuit met speciale zorg hebt gebouwd om de LED's in de juiste polariteit aan te sluiten, sluit u de VCC van het driverboard aan op de bovenste rail van het witte breadboard.

En de grond van het bestuurdersbord tot de onderste rail van het breadboard. Sluit vervolgens de grond van het breadboard aan op de grondpen van het microcontrollerbord. Sluit vervolgens de groene LED, rode LED, schakelaar en knopdraden aan op respectievelijk de digitale pinnen 8, 9, 10 en 11 van het microcontrollerbord.

Sluit de microcontroller board digitale pinnen twee en drie aan op de driver board draden, stap en richting. Sluit vervolgens pin vier aan op MS1, pin vijf op MS2, PIN zes op MS3 en pin zeven om in te schakelen. Om het bestuurdersbord van stroom te voorzien, sluit u de 12 volt voeding aan op de zwarte groene adapterstekker, bevestigd door twee rode draden aan het motorbestuursbord.

Download het besturingsprogramma op de microcontrollerkaart. Gebruik een USB-kabel om het microcontrollerbord aan een computer te bevestigen, die ook zal dienen als de voedingsbron voor het microcontrollerbord. Na het verkrijgen van Stentor, coat een 35 millimeter plaat door drie milliliter van de 0,01% polyornithine oplossing aan de plaat toe te voegen en laat een nacht staan.

Was het bord twee keer met ultrapuur water en één keer met gepasteuriseerd bronwater. Voeg vervolgens 3,5 milliliter gepasteuriseerd bronwater toe aan de 35 millimeter plaat. Voeg drie milliliter gepasteuriseerd bronwater toe aan de eerste put en vijf milliliter aan de tweede en derde put.

Voeg met een P1000 pipet twee milliliter Stentor uit een kweekschaal toe aan de eerste put van de zes putplaat. Identificeer individuele Stentor met een stereomicroscoop en gebruik vervolgens een P20-pipet om 100 Stentor van de eerste put naar de tweede put over te brengen. Evenzo, na het identificeren van individuele Stentor met een stereomicroscoop zoals eerder gedemonstreerd, breng 100 Stentor over van de tweede put naar de derde put met behulp van een P20-pipet.

Breng vervolgens met behulp van een P200-pipet 100 Stentor over in een totaal volume van 500 microliter, van de derde put van de zes putplaat naar de 35 millimeterplaat, zodat het uiteindelijke volume vier milliliter is. Plak een stuk wit papier op de metalen liniaal op het gewenningsapparaat en zorg ervoor dat de linkerrand van het papier twee centimeter verwijderd is van het uiteinde van de liniaal die zich het dichtst bij het armatuur bevindt. Plak met dubbelzijdige tape de onderkant van de 35 millimeter plaat op het midden van het papier van twee bij twee centimeter bovenop de liniaal op het gewenningsapparaat.

Laat de 35 millimeter plaat minstens twee uur op het gewenningsapparaat liggen met het deksel dicht. Centreer de USB microscoopcamera direct boven de 35 millimeter plaat van Stentor. Om de webcamrecordertoepassing te installeren, opent u de webcamrecorder-app en selecteert u de USB-microscoop in het vervolgkeuzemenu.

Pas de scherpstelling op de USB-microscoopcamera aan zodat de cellen duidelijk in beeld zijn en de camerapositie om het aantal cellen in het gezichtsveld te maximaliseren. Nadat u de seriële monitor van de microcontroller hebt geopend, selecteert u geen regel die eindigt" en stelt u deze in op 9.600 baud. Gebruik het L-commando op het microcontrollerbordprogramma om de armatuur te laten zakken totdat deze de liniaal nauwelijks raakt en het R-commando om de arm indien nodig op te heffen om de exacte positie aan te passen.

Gebruik de opdracht I om de automatische modus op het gewenningsapparaat te initialiseren. Voer de grootte van de stappen en de tijd tussen pulsen in minuten in op de opdrachtregel. Begin met het maken van een video met de webcamrecorder-app door op de rode opnameknop te drukken.

Draai vervolgens de schakelaar op het gewenningsapparaat om het experiment met de eerste geautomatiseerde mechanische pulsafgifte te starten. Vlak voordat de eerste mechanische puls op de video verschijnt, pauzeer en tel je het aantal Stentors die beide aan de onderkant van de 35 millimeterplaat zijn verankerd en in een langwerpige trompetachtige vorm zijn uitgeschoven. Tel na de eerste puls ook het aantal Stentor dat zowel aan de onderkant van de plaat is verankerd als in een balachtige vorm is samengetrokken.

Deel de tweede telling door de eerste telling om de fractie van Stentor te bepalen die is samengetrokken als reactie op de mechanische stimulus, terwijl de procedure voor alle mechanische pulsen in het experiment wordt herhaald. De contractiekans van de Stentor werd gemonitord en de resultaten toonden aan dat deze in de loop van een uur geleidelijk afneemt. Na ontvangst van niveau vier mechanische pulsen met een frequentie van één tik per minuut, wat gewenning aangeeft.

Het veranderen van de kracht of frequentie van de mechanische pulsafgifte kan de gewenningsdynamiek van de Stentor veranderen. Tijdens het gebruik van de niveau twee puls set van frequentie van één tik per minuut, voorkomt gewenning in de loop van een uur. We kunnen verschillende soorten gewenningsdynamiek bestuderen door de kracht en frequentie van mechanische stimulatie te veranderen.

Dit is een kans om verschillende soorten leren te verkennen, zoals sensibilisatie. Kwantitatieve inzichten over het leren van één cel, verzameld uit onze methoden, kunnen andere wegen inspireren voor het herprogrammeren van cellen in meercellige weefsels. Een andere mogelijke manier om ziekten te bestrijden.