$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Kluczowym elementem obwodowego systemu smakowego ssaków jest kolankowaty ganglion. Oprócz niektórych neuronów somatosensorycznych, które unerwiają małżowinę uszną ucha, kolankowate składa się z ciał komórkowych neuronów smakowych unerwiających przedni język i podniebienie. Podobnie jak inne obwodowe neurony czuciowe, neurony kolankowate są pseudo-jednobiegunowe z długim aksonem wystającym obwodowo do kubków smakowych i centralnie do jądra pnia mózgu samotnego odcinka komunikacyjnego1. Neurony te są aktywowane głównie przez uwalnianie ATP przez komórki receptora smaku reagujące na bodźce smakowe w jamie ustnej2,3. ATP jest niezbędnym neuroprzekaźnikiem do sygnalizacji smaku, a receptory P2rx wyrażane przez neurony zwojowe smaku są niezbędne do ich aktywacji4. Biorąc pod uwagę, że komórki receptorów smaku wyrażają specyficzne receptory smaku dla określonej modalności smaku (słodkiego, gorzkiego, słonego, umami lub kwaśnego), postawiono hipotezę, że reakcje neuronów zwojowych smaku na bodźce smakowe byłyby również wąsko dostrojone5.
Nagrania całego nerwu wykazały, że zarówno struna bębenkowa, jak i większy górny nerw petrosalny przewodzą sygnały smakowe reprezentujące wszystkie pięć modalności smaku do zwoju kolankowatego6,7. Wciąż jednak pozostawiało to pytania o specyfikę reakcji neuronalnych na dany smak: czy istnieją neurony specyficzne dla modalności smaku, neurony polimodalne, czy też mieszanina obu. Zapisy pojedynczych włókien dostarczają więcej informacji na temat aktywności poszczególnych włókien i ich wrażliwości chemicznej8,9,10, ale ta metodologia ogranicza się do zbierania danych z niewielkiej liczby włókien. Podobnie, zapisy elektrofizjologiczne in vivo poszczególnych neuronów kolankowatych szczurów dostarczają informacji o reakcjach poszczególnych neuronów11,12,13, ale nadal traci aktywność populacji i daje stosunkowo niewiele zapisów neuronów na zwierzę. Aby przeanalizować wzorce odpowiedzi zespołów neuronalnych bez utraty z oczu aktywności poszczególnych neuronów, konieczne było zastosowanie nowych technik.
Obrazowanie wapnia, szczególnie przy użyciu genetycznie kodowanych wskaźników wapnia, takich jak GCaMP, dostarczyło tego przełomu technicznego14,15,16,17,18. GCaMP wykorzystuje wapń jako wskaźnik aktywności neuronalnej, zwiększając zieloną fluorescencję wraz ze wzrostem poziomu wapnia w komórce. Wciąż rozwijane są nowe formy GCaMP w celu poprawy stosunku sygnału do szumu, dostosowania kinetyki wiązania i dostosowania do specjalistycznych eksperymentów19. GCaMP zapewnia rozdzielczość pojedynczego neuronu, w przeciwieństwie do zapisu całego nerwu, i może jednocześnie mierzyć odpowiedzi zespołów neuronów, w przeciwieństwie do zapisu pojedynczego włókna lub pojedynczej komórki. Obrazowanie wapniowe zwojów kolankowatych dostarczyło już ważnych informacji na temat profili strojenia tych neuronów u myszy typu dzikiego16,20 i zidentyfikowało fenotypy błędnego smaku obwodowego u genetycznie zmodyfikowanych myszy18.
Jedną z głównych trudności w zastosowaniu technik obrazowania wapnia in vivo do kolankowatego ganglionu jest to, że jest on zamknięty w kostnej błonie bębenkowej. Aby uzyskać dostęp optyczny do kolankowatego, konieczna jest delikatna operacja usunięcia warstw kości, przy jednoczesnym zachowaniu nienaruszonego ganglionu. W tym celu stworzyliśmy ten przewodnik, aby pomóc innym badaczom uzyskać dostęp do zwoju kolankowatego i zobrazować reakcje fluorescencyjne tych neuronów za pośrednictwem GCaMP na bodźce smakowe in vivo.