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De gravação simultânea de sinais de cálcio dos neurônios identificados e comportamento alimentar ...
De gravação simultânea de sinais de cálcio dos neurônios identificados e comportamento alimentar ...
JoVE Journal
Neuroscience
This content is Free Access.
JoVE Journal Neuroscience
Simultaneous Recording of Calcium Signals from Identified Neurons and Feeding Behavior of Drosophila melanogaster

De gravação simultânea de sinais de cálcio dos neurônios identificados e comportamento alimentar de Drosophila melanogaster

Full Text
16,135 Views
06:55 min
April 26, 2012

DOI: 10.3791/3625-v

Motojiro Yoshihara1

1Department of Neurobiology,University of Massachusetts Medical School

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Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.

Overview

This study investigates the neuronal activity of Drosophila melanogaster during feeding behavior using calcium imaging techniques. By observing the proboscis extension response (PER) to sugar stimuli, researchers can correlate neuronal activation with behavioral responses.

Key Study Components

Area of Science

  • Neuroscience
  • Behavioral Biology
  • Calcium Imaging

Background

  • Drosophila melanogaster is a model organism for studying neuronal function.
  • The proboscis extension response (PER) is a well-documented feeding behavior.
  • Calcium imaging allows for real-time observation of neuronal activity.
  • Understanding neuronal responses can provide insights into feeding mechanisms.

Purpose of Study

  • To monitor neuronal activity during feeding behavior in fruit flies.
  • To correlate neuronal activation with the proboscis extension response.
  • To develop a method for simultaneous behavioral observation and imaging.

Methods Used

  • Dissection of the fly to expose the brain.
  • Calcium imaging using a spinning disc confocal microscope.
  • Stimulation of the proboscis with a sugar solution.
  • Videotaping of behavior to analyze the proboscis extension response.

Main Results

  • Calcium imaging revealed neuronal activation in response to sugar stimuli.
  • Proboscis extension behavior was successfully monitored alongside neuronal activity.
  • Results showed a sharp increase in fluorescence in motor neurons during PER.
  • The method allows for further exploration of synaptic plasticity and memory.

Conclusions

  • The study provides a novel approach to studying neuronal activity in feeding behavior.
  • Findings contribute to understanding the neural mechanisms underlying feeding responses.
  • The method can be adapted for other experimental techniques in neuroscience.

Frequently Asked Questions

What is the proboscis extension response?
The proboscis extension response (PER) is a behavior exhibited by fruit flies in response to sugar stimuli, where they extend their proboscis for feeding.
How does calcium imaging work?
Calcium imaging involves using fluorescent indicators to visualize changes in calcium ion concentrations in neurons, indicating neuronal activity.
Why use Drosophila melanogaster for this study?
Drosophila melanogaster is a widely used model organism in neuroscience due to its well-mapped nervous system and genetic tractability.
What are the implications of this research?
This research enhances our understanding of the neural mechanisms of feeding behavior and can inform studies on synaptic plasticity and memory.
Can this method be applied to other behaviors?
Yes, the method can be adapted for studying other behaviors and neuronal responses in various contexts.
What challenges were faced during the experiment?
Challenges included ensuring the stability of the fly's head during imaging and preventing satiation during sugar stimulation.

A mosca da fruta,

O objetivo geral deste procedimento é monitorar a atividade neuronal por imagem de cálcio simultaneamente com a observação do comportamento alimentar. Isso é feito inserindo primeiro uma mosca no aparelho de moscas. Em seguida, a cabeça da mosca é dissecada para expor o cérebro.

O aparelho da mosca com a mosca dissecada é então posicionado no estágio do microscópio. A etapa final do procedimento é a estimulação de pro Bois com um pavio de açúcar. Em última análise, podem ser obtidos resultados que mostram a ativação de um neurônio identificado por meio de imagens de cálcio correlacionadas à extensão do Probus por meio de filmagem do comportamento.

Tive a ideia desse método pela primeira vez quando pensei em olhos de cervejas batendo que nadam na superfície da água. Nós, cervejas, temos olhos divididos e podemos ver acima e abaixo da superfície da água. Um ponto complicado do meu experimento é que o cérebro e as SCUs estão próximos um do outro, mas se eles estiverem bem separados como os olhos de nós, podemos manter as SCUs secas enquanto o cérebro está exposto no satélite.

Isso eu fiz uma partição muito simples logo acima das SCUs para separar a face seca do local de largura, Molde uma plataforma a partir da tampa de um prato de falcão de 35 milímetros derretendo a parede lateral e esculpindo-a para formar um ângulo e espessura apropriados. Faça um furo na plataforma para aceitar a cabeça da mosca, de modo que as partes da boca fiquem livremente expostas ao exterior da câmara. Corte a ponta de uma pipeta apenas o suficiente para aceitar o corpo da mosca e, em seguida, cole a ponta na plataforma.

Depois de morrer de fome, um adulto voa por 24 horas a 25 graus Celsius. Anestesie a mosca colocando-a em um tubo de plástico de 15 mililitros, em pé sobre o gelo usando uma pinça. Insira uma mosca na câmara das moscas e empurre-a suavemente até que ela não consiga se mover.

Sele as partes circundantes do probos proximal ou rostro na borda interna do orifício aplicando uma pequena quantidade de cola fotopolimerizável nas laterais e acima do rostro, usando um cílio ou ferramenta semelhante para espalhar cuidadosamente a cola. Aplique também a cola de dentro das moscas no espaço entre a parte dorsal da cabeça e a borda interna do orifício. Finalmente, cure a cola com a iluminação mais fraca de luz azul suficiente para curar para evitar danificar a mosca.

Para estabilizar a cabeça da mosca e expor a parte ventral do SOG, prenda um fio para manter o rostro parcialmente levantado. Com a mosca no lugar, preencha a superfície da plataforma com solução salina sem sacarose. Abra a cápsula da cabeça para expor o SOG usando uma lâmina de tungstênio e uma pinça com pontas afiadas que chamamos de pinça afiada.

Zíperes Scis. Esta é uma demonstração de zíperes scis, cortando uma fibra de um lenço Kim para comparação. Isso é realizado primeiro com uma tesoura de íris no campo visual e, em seguida, na frente de uma régua graduada de um milímetro.

Primeiro, usando a lâmina de tungstênio, faça uma incisão na borda posterior. Em seguida, corte o lado e as bordas anteriores usando a pinça afiada. Levante a peça da cutícula cortada com a pinça e remova-a.

Corte as antenas e os nervos da antena usando a pinça. Em seguida, remova seletivamente os sacos de ar entre o SOG e a cutícula para estabilizar o cérebro e evitar artefatos de movimento. Em seguida, corte o esôfago no final em direção à faringe e no final indo para o SOG para remover a conexão entre a faringe e o cérebro.

Então, depois de identificar e retirar o músculo 16, descole qualquer traqueia que conecta o cérebro e a cutícula. Coloque as moscas no palco de um microscópio confocal de disco giratório e mude para a lente de imersão em água para obter imagens. Em seguida, faça uma única seção óptica a quatro hertz com um tempo de exposição de 122 milissegundos usando laser de excitação de 491 nanômetros focando na região de interesse.

Use uma agulha de seringa com um pequeno pavio de japonês. Ela estava com papel saindo da ponta para oferecer sacarose à mosca? Descarregue uma pequena gota de solução de sacarose no pavio e, em seguida, aspire-a com um injetor conectado à agulha através de um tubo flexível usando um manipulador de joystick para segurar a agulha.

Aplique o pavio de papel lavado embebido na ponta das gotas, mas apenas por um instante. Para evitar a saciedade. Monitore a resposta de extensão PROBUS ou o comportamento de PER usando uma câmera CCD conectada a um microscópio de dissecção simultaneamente com imagens de cálcio e certifique-se de coletar os dados dentro de uma hora após a dissecação.

Aqui é mostrada uma resposta típica de extensão de Bois à estimulação com um WIC contendo sacarose 100 milimolar. Solução aquosa fotografada usando um laser de 491 nanômetros para fluorescência G CAMP. A imagem simultânea de cálcio durante o comportamento da resposta de extensão da prosa mostrada aqui primeiro antes e depois da estimulação permite a visualização das respostas GAMP 3.0 induzidas por sacarose no neurônio motor para o transferidor do músculo rostro.

Na estrela de estado, a quantificação da resposta GAMP 3.0 induzida por sacarose mostra que os neurônios motores respondem a um estímulo de sacarose por um aumento acentuado na fluorescência, seguido por uma fase de restauração de vários segundos para a linha de base. A plataforma voa permite outros métodos, como eletrofisiologia ou optogenética ou psicogenética, ou ativação química para neurônios ou imagens laboratoriais TimeLapse de estruturas marcadas com GFP, a fim de responder a perguntas adicionais, como correlação entre plasticidade sináptica e memória.

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Neuroscience Edição 62 alimentação extensão da probóscide imagem de cálcio Drosophila Mosca da fruta GCaMP gânglio suboesophageal (SOG) imagens ao vivo VOA

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