Name: Böcekler Adaptif Lokomotor Davranış Sinir Dayanak incelenmesi (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-04-13T11:03:00.000+00:00
Duration: 10 min 19 s
Description: Öğrenin, bağlı böceklerde bacak kas aktivitesini kaydetme yöntemini; kaygan yüzeyde tarsal temas zamanlamasını analiz ederek adaptif lokomotor davranışın sinir temellerini açıklayın.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Biz Dubbert Michael Oliver Hoffmann, Hans Scharstein, Oca Sydow ve mükemmel teknik yardım için Anne Wosnitza teşekkür ederiz. DFG hibe Bu 857 / 8,10 Bu çalışmada, AB tarafından desteklenen

1. Yürüyüş Yüzey Siyah yürüyüş yüzey iki nikel kaplı pirinç levhalar yapılır kalıcı yan yana katıldı ve elektrikle doğrudan boylamasına ekseni altında 2-bileşenli bir 2mm geniş şerit epoksi yapıştırıcı (UHU artı, UHU GmbH, Almanya) tarafından birbirlerinden yalıtılmış hayvan. 13.5x15.5cm toplam yüzey alanı (Şekil 1) üretir. , Sağ ve sol bacaklar için yarım düzlemden ayrılık, her iki tarafta tek bir bacak için bağımsız tarsal iletişim izlenmesine olanak sağlar. <ol><li> Plaka kayganlık ve elektriksel iletkenlik iletmek için doymuş NaCl çözüm 5 parça 95 parça gliserin oranında gliserin / su karışımı ile yağlanır, viskozite (Shankar ve Kaya, 1994) yaklaşık 430cStokes. </li><li> Karışım yüzeye doğrudan uygulanır ve yumuşak doku, 0.1-0.2mm genel bir kalınlığı sağlamak için bir parça dağılır. </li></ol> 2. Optik Uyarım Kurulum <ol><li> Yürüyüş bölüm yaklaşık bir mesafe konumlandırılmış iki yuvarlak, buzlu cam ekranlar (çapı 130mm, Marata ekranlar, Linos Fotonik, Göttingen, Almanya) üzerine çizgili desen proje Scharstein (1989) tarafından açıklanan iki projektör kullanarak ortaya çıkardı. Gözlerden uzak, ve plaka (Şekil 1) sağ ve sol ön sonunda 45 ° 'lik bir açıda 70mm. Çizgili desen dalga boyu λ sabit tutulur = 21 °. Hareketli uyaranların kontrast frekansı, 0.35, 0.72, 1.07 ve 1.49Hz arasında değişmektedir. Hayvanların reaksiyon sadece kontrast frekans ω / λ bağlı olduğundan deseni kontrastı yeterince yüksek ise (Fermi ve Reichhardt, 1963) (ω = açısal hız, λ = dalga boyu örüntü), deneyler boyunca λ farklılık yoktu . Hayvan tarafta parlak çizgili aydınlığı yaklaşık 15cd/m2 ve kontrast 0.8. Sopa böcek bileşik göz (Carausius morosus) 24 dorso-ventral eksen ommatidia (Friza 1928) ve postero-kaudal ekseninde birkaç sahiptir. Sopa böcek göz sapma açısı ortalama 6.2 ° (Jander ve Volk-Henrichs, 1970) desen dalga boyu yaklaşık 4 kat ommatidia açısı. Deneyler karanlık bir Faraday kafesi ve karanlık bir odada 20-22 ° C yapılan </li><li> İleri yürüyen, her iki ekranda da ilerici bir model ile indüklenen dışa her ekran, taşımak veya ekranlar arasında yerleştirilen tek bir siyah beyaz arka plan üzerine ışın şeritler </li><li> Torna, her iki ekranda da aynı yöne doğru hareket çizgiler meydana gelir. Biz hareketli şerit dönüş hızı ve açısı arasında bir ilişki bulamadı. Çizgili desen parlaklık yürüme ikna etmek için ayarlandıktan sonra, genellikle daha fazla ayar gerektirmeyen, ancak bu gerilim halojen lambalar projektörler ihtiyaca göre değişik hayvanlar için ayarlanabilir. </li></ol> 3. Deney Hayvanları Hazırlanması <ol><li> Kadın yetişkin sopa böcekler (Carausius morosus) (diş çimento, ProTempII, 3M ESPE, Seefeld, Almanya), ventral tarafta birden fazla konektörler bir pirinç tüp takılı ince bir balsa sopa (3x5x100mm GxYxD), üzerine yapıştırılmış. Tutkal en azından kısmen sertleştirilmiş kadar hayvan, yaklaşık bir dakika boyunca basılı tutulduğunda. </li><li> Baş ve ayakları onların serbest dolaşımına izin dübel ön ve yan çıkıntı. Yanı sıra karın büyük bir kısmını alan tüm bacaklar coxae tutkal serbest bırakılmalı. </li><li> Böcek baş, göğüs, ve her femur ve tibianın distal uçları daha sonra video izleme için diş çimento ile karıştırılarak floresan pigmentler (Dr Kremer Farbmühle, Aichstetten, Almanya) ile işaretlenmiştir. </li></ol> 4. EMG Elektrotların yerleştirilmesi Bu örnekte kas aktivitesi gibi farklı bacak kasları, toraks ve neden protraksiyonuna (ileri hareket) ve bacak retraksiyon (geri hareket) bulunmaktadır iletki ve retraktörü coxae kaslar, EMG elektrotlar vasıtasıyla. toraks içine implante. Tüm EMG kayıtları farklı güçlendirilir. Sinyal daha (Vers.5.05, CED (10x) amplifiye ve spike2 AD dönüştürücü üzerinden ithal preamplifikatör (elektronik atölye, Zooloji Enstitüsü, Köln), bant geçiren filtreli, (100Hz-2000Hz), 100x amplifiye İngiltere Cambridge). <ol><li> Kaplı bakır tel elektrotlar (; 47μm dış çapı Elektrisola Eckernhagen, Almanya) yapılır. Bir elektrot için, ilk iki tel yapıştırıcı ile bulaşmış, daha sonra, iki yapışkan tellerin birbiri etrafında bükülür. </li><li> Bir uçta bükülmüş tel sona bir mini-plug lehimlenmiştir. Diğer ucunda teller olmadan temiz biter hayvan içine yerleştirilmesi için yalıtım sağlamak için kesilir. </li><li> EMG elektrotları plugged pirinç tüpün sonunda küçük bağlayıcı içine. </li><li> Bir dakika pin manikür içine küçük delikler için kullanılır. </li><li> Elektrot uçları daha sonra ayrılmış ve tecrübemizi, gürültü oranı iyi bir sinyal verir, birbirlerinden yaklaşık 1 mm mesafe, bir kas içine eklenir. Bakım, onun zarar görmesini önlemek için çok derin kas içine elektrotlar eklemek için alınmalıdır. Şekil 2 hayvan toraks elektrotlar yerini gösterir. Şekil 3 elektrot telleri ile bir hayvan gösterir. </li><li> Biz histoacrylic yapıştırıcı (3M Vetbond, St.Paul, MN, ABD) teller yerde tutmak için küçük bir damla kullanın. </li><li> Bir topraklama kablosu karın içine sokulur. </li></ol> 5. Tarsal İletişim kayıt Tarsal temas her zaman EMG izleri ile birlikte kaydedilir. Kaygan yüzeyi ikiye bölünmüş olduğundan, en fazla iki kontralateral tarsal kişilerin, aynı zamanda kayıt altına alınabilir. Bu amaçla, bacak, plaka ve amplifikatör arasında bir devre kapatmak için bir "anahtar" olarak kullanılır. Mevcut her plaka temel iki soket üzerinden ayrı ayrı plakalarına uygulanan olabilir. Biz 90 ° faz gecikmeli bir darbe jeneratörü (Model MS501, elektronik atölye, Zooloji Enstitüsü, Köln), 2-4MV genlikleri ile iki kare dalga sinyalleri üretebilir. Sinyalleri 60dB (/ 1000) ve kaygan yüzey iki yarısı uygulanan zayıflatılmış. Bu deneyde sadece iki sinyal birini kullanın. Aynı anda bir referans sinyali olarak bir kilit-in-amplifikatör beslenir. 2-faz kilidi amplifikatör (elektronik atölye, Zooloji Enstitüsü, Köln) seçici verilen referans sinyali olarak aynı frekans ve faz sadece sinyalleri güçlendirir. Ikinci bir kanal sadece 90 ° faz gecikmeli sinyal olarak algılar. Referans frekansı dışındaki frekanslarda Gürültü sinyalleri reddedilir ve ölçümünü etkilemez. Amplifikatör çıkış sinyali AD dönüştürücü (Micro 1401k II, CED, Cambridge, UK) ve sayısallaştırılmış kullanarak Spike2 içine beslenir. Touch-down ve asansör-off tarsus üzerine ve kaygan yüzey arasında, bakır tel tarsus ve tibia ile plaka (aşağıya bakın: 5,3-5,8) akım. Seçilen amplifikatör, yüksek giriş direnci (1M) ve sinyal gerilimi hayvanın yürüme davranışını etkileyen önlemek için çok küçük. Tarsus ve tibia üzerinden akım geçen 2 ve 4NA arasındadır. Touch-down sırasında, yağ girmesinden ve yüzey teması arasındaki sinyal teslim süresi, daha az 1ms. Kalkış sırasında kontak sinyali geçiş, daha dik ve daha gecikti. Bu gecikmiş olmadan bir kılcal artış etkisi ile tarsus yağlayıcı yırtılma ve bacak hareketi nedeniyle tam salınım fazı-off kaldırın. <ol><li> Pirinç tüp hayvan yapıştırılmış balsa sopa ile 7 arasında ve kaygan yüzey, ücretsiz yürüyüş sırasında yüksekliğine karşılık gelen yukarıdaki 12mm hayvan yükseklik ayarı izin mikromanipülatör eklenir. </li><li> Izlenen bacak böcek tarsus yere her akım ölçmek için bir tel (47μm çap) yaklaşık 15cm uzun parçalar halinde kesilir. </li><li> Alkol ile uzakta yanan bir bakır yalıtım kaldırılır. </li><li> Telin bir ucunu bir döngü oluşur ve hayvan tarsus kaydırdı </li><li> Döngü hayvan ve tel arasında iyi bir temas sağlamak için tibia distal sonunda bağlıdır. </li><li> Tel sonra, iki bileşenli yapıştırıcı (ProTempII, yukarıya bakınız) bir damla hayvan toraks sabit ve bir timsah kelepçe ile diferansiyel amplifikatör bağlı. </li><li> Biter, elektrot bir damla krem ​​tel iletkenliği artırmak için temas alanları (Marquette Hellige, Freiburg, Almanya) uygulanır. </li><li> Sinyal gücü, daha sonra monitörde test edilir. Sinyal, kilit-in-amplifikatör low-pass filtre özellikleri (sabit 10ms zaman) ve tarsus kademeli lift-off/touch-down nedeniyle, tam bir kare sinyal değildir. Bu yüzden tarsal temas kesin belirlemek ve dijitalleştirme yazılım tarafından belirlenen her olay elle kontrol etmek için geçiş noktasına yakın uygun eşikleri ayarlamak için vardır. Tarsal temas göre, biz, belirli bir bacak tarsus duruş ve salınım fazı olarak hava olarak zeminde zaman tanımlı. </li><li> Kamera için tetikleme sinyali EMG izleme ve tarsal kontak sinyali ile eş zamanlı olarak kaydedilen ve davranış ve kayıtlı izleri çerçevesinde korelasyon kesin bir çerçeve sağlar. </li></ol> 6. Sayısal Analiz için Optik Kayıt Bacak Hareketleri Kaygan yüzeylerde sopa böceklerin adım frekansı 3-4Hz (Graham ve Cruse, 1981) ulaşabilirsiniz. <ol><li>Yürüme dizileri kaydetmeden önce, bir ayna touch-down için ek bir görsel monitör hayvan arkasında 45 derecelik bir açıyla yerleştirilir. Kamera dışarıdan tetiklenir ve resimler bir FireWire arayüzü üzerinden bir PC'ye beslenir. </li><li> 100fps az dijital bacak hareketlerini analiz etmek için yüksek hızlı video kamera (Marlin F-033C, Müttefik Vizyon Teknolojileri, Stadtroda, Almanya) ile yukarıdaki dizileri yürüme kaydedebilir ve EMG aktivitesi ve tarsal temas ilişkili. </li><li> Yürüme dizilerinin kayıt sırasında, hayvan floresan işaretlerini aydınlatmak için şiddeti ayarlanır mavi LED diziler (30-50V DC, parlaklık 24cd, Elektronik Çalıştayı, Zooloji Enstitüsü, Köln Üniversitesi), aydınlatılır. Edebiyat (Schlegtendal 1934) göre, sopa böcekler, renk görme ile sahip değildir ve dönüm yanıt UV ışığı aydınlatma olumsuz bir etkisi gözlenmemiştir. Kamera lensinin önünde sarı bir filtre aktivasyon ışık kısa dalga boyu bastırır ve video kayıtları için daha yüksek bir kontrast verir. </li><li> Video dosyalarını hareket izleme yazılımı (WINanalyze, Vers.1.9, Mikromak servisi, Berlin, Almanya) kullanılarak analiz edilebilir. </li></ol> 7. Yürüyüş Diziler kaydedilmesi <ol><li> Kontrol olarak, öncelikle sağlam bir hayvan ile bir yürüyüş dizisi kaydedilir. </li><li> Çizgili desen hız, desen ve video kayıt, aynı zamanda yaklaşık başlanmıştır. </li><li> Hayvan lokomosyon kendiliğinden başlamazsa, antenler için bir fırça (Bässler ve Wegener, 1983), ya da bir hava solumak karın uyarılmış olabilir. Bu durumda, hayvanlar, karnın sol tarafında dokundu sol ve tam tersi açmak için eğilimindedir. Çizgili desen hayvan yürüme veya 3 dakika kadar sonra sürekli kayıtları durana kadar hareket tutulur. </li><li> Bir bacak kas aktivitesi komşu bacak duyusal girdi bağlıdır ne kadar test etmek için, hayvanın ayakları autotomize indüklenir. Autotomy, site birkaç saniye içinde doğal olarak kapatır. Autotomized ön ve arka ayakları ile bir hayvan bir örnek Şekil 3'te gösterilmiştir. </li><li> Örneğin, sadece tek bir orta bacak olan hayvanlar ile deneyler için, forseps bir çift (Schmidt ve Grund, 2003) ile proksimal femur kısma yanlısı ve metathoracic bacaklar autotomy neden veya coxae düzeyinde bacaklarını kesip sağlam hayvan kaydettikten sonra. Bundan sonra iyileşme süresi için en az 30 dakika hayvan verilir. </li><li> Sonra biz daha önce olduğu gibi yeni yürüme dizileri kaydedin. Azaltılmış hazırlıkları, sık sık boya fırça darbeleri kullanarak yürüme ikna etmek gerekir. </li></ol> 8. Temsilcisi Sonuçlar: <img src="/files/ftp_upload/2629/2629fig1.jpg" alt="Şekil 1" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Şekil 1"> Şekil 1. Deneysel kurulum;: bacak takibi için floresan pigmentler ile işaretlenmiş ve EMG kayıt ve tarsal temas ölçümü için kablolu kaygan yüzeyi üzerinde gergin bir sopa böcek, fotoğraf. B: kaygan zeminlerde yürüme sırasında çift bacak tarsal temas kayıt için kablo şeması. <img src="/files/ftp_upload/2629/2629fig2.jpg" alt="Şekil 2" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Şekil 2"> Şekil 2 sopa böcek orta bacak toraks iletki ve retraktörü kasları EMG elektrot yerleştirilmesi için Pozisyonlar. ML: Orta bacak, FL: ön bacak <img src="/files/ftp_upload/2629/2629fig3.jpg" alt="Şekil 3" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Şekil 3"> Şekil 3, orta bacak yanlısı ve retraktörü kasları EMG teller ile böcek Kaynaş, ön ve arka ayakları orta bacaklar kinematik ve kas aktivitesi komşu bacaklar varlığının etkisini araştırmak için kaldırıldı azaltılmış hazırlama. <img src="/files/ftp_upload/2629/2629fig4.jpg" alt="Şekil 4" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Şekil 4"> Şekil 4 içinde orta bacak tarsal temas referans sinyali ile retraktörü EMG aktivitesi örneği izleme sırasında dönüm. Bacak bacak ileri adımlar olduğunu belirterek, yere temas ("kapalı devre") izlemesi başında (ilk mavi kutu) retraktörü, duruşu sırasında aktif, kısa bir anahtarı (ikinci mavi kutu) sonra, bacak geriye doğru yönlendirilir adımlar oluşumu gösteren, hava ("açık devre", üçüncü mavi kutu) ise retraktörü, salıncak sırasında aktif. <img src="/files/ftp_upload/2629/2629fig5.jpg" alt="Şekil 5" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Şekil 5"> Şekil 5. Ekran iletki bir kayıt atış (üst iz) ve retraktörü (orta iz) kas ve eş zamanlı olarak kaydedilen tarsal temas iz (altta iz). EMG izleri iki adım döngüsü kasların aktivitesi ile karşılık gelen alternatif aktivite Not hemen öncesi ve sırasında iletki faaliyettir.salıncak, sonra touch-down tarsus sırasında bacak duruşu tarsal yere temas temas iz sinyalleri kaybı ve retraktörü aktivite,. Insert, hayvan davranışı doğrulamak için kullanılan bu kayıt için gelen eşleşen bir video dosyası gösterir.

<ol><li>Bässler, U., Wegener, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Motor+output+of+the+denervated+thoracic+ventral+nerve+cord+in+the+stick+insect+Carausius+morosus%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Exp.+Biol%22%5BJournal%5D)">Motor output of the denervated thoracic ventral nerve cord in the stick insect Carausius morosus.</a> J. Exp. Biol. 105, 127-147 (1983).</li>
<li>Böhm, H., Messai, E., Heinzel, H. -G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Activity+of+command+fibres+in+free-ranging+crayfish%2C+Orconectes+limosus+Raf%5BTitle%5D)+AND+%22Naturwissenschaften%22%5BJournal%5D)">Activity of command fibres in free-ranging crayfish, Orconectes limosus Raf.</a> Naturwissenschaften. 84, 408-410 (1997).</li>
<li>Büschges, A., Gruhn, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanosensory+feedback+in+walking%3A+from+joint+control+to+locomotor+pattern%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.Insect+Physiology%22%5BJournal%5D)">Mechanosensory feedback in walking: from joint control to locomotor pattern.</a> Adv.Insect Physiology. 34, 194-234 (2008).</li>
<li>Büschges, A., Akay, T., JP, G. abriel, Schmidt, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Organizing+network+action+for+locomotion%3A+insights+from+studying+insect+walking%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res+Rev%22%5BJournal%5D)">Organizing network action for locomotion: insights from studying insect walking.</a> Brain Res Rev. 57, 162-171 (2008).</li>
<li>Camhi, J. M., Levy, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Organization+of+a+complex+movement%3A+fixed+and+variable+components+of+the+cockroach+escape+behavior%5BTitle%5D)+AND+%22J+Comp+Physiol+A%22%5BJournal%5D)">Organization of a complex movement: fixed and variable components of the cockroach escape behavior.</a> J Comp Physiol A. 163, 317-328 (1988).</li>
<li>Camhi, J. M., Nolen, T. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Properties+of+the+escape+system+of+cockroaches+during+walking%5BTitle%5D)+AND+%22J+Comp+Physiol+A%22%5BJournal%5D)">Properties of the escape system of cockroaches during walking.</a> J Comp Physiol A. 142, 339-346 (1981).</li>
<li>Clarac, F., Libersat, F., Pflüger, H. J., Rathmayer, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Motor+pattern+analysis+in+the+shore+crab+%28Carcinus+maenas%29+walking+freely+in+water+and+on+land%5BTitle%5D)+AND+%22J+Exp+Biol%22%5BJournal%5D)">Motor pattern analysis in the shore crab (Carcinus maenas) walking freely in water and on land.</a> J Exp Biol. 133, 395-414 (1987).</li>
<li>Duch, C., Pflüger, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Motor+patterns+for+horizontal+and+upside+down+walking+and+vertical+climbing+in+the+locust%5BTitle%5D)+AND+%22J+Exp+Biol%22%5BJournal%5D)">Motor patterns for horizontal and upside down walking and vertical climbing in the locust.</a> J Exp Biol. 198, 1963-1976 (1995).</li>
<li>Fermi, G., Reichhardt, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optomotorische+Reaktionen+der+Fliege+Musca+domestica.+Abh%C3%A4ngigkeit+der+Reaktion+von+der+Wellenl%C3%A4nge%2C+der+Geschwindigkeit%2C+dem+Kontrast+und+der+mittleren+Leuchtdichte+bewegter+periodischer+Muster%5BTitle%5D)+AND+%22Kybernetik%22%5BJournal%5D)">Optomotorische Reaktionen der Fliege Musca domestica. Abhängigkeit der Reaktion von der Wellenlänge, der Geschwindigkeit, dem Kontrast und der mittleren Leuchtdichte bewegter periodischer Muster.</a> Kybernetik. 2, 15-28 (1963).</li>
<li>Fischer, H., Kautz, H., Kutsch, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+radiotelemetric+2-channel+unit+for+transmission+of+muscle+potentials+during+free+flight+of+the+desert+locust%2C+Schistocerca+gregaria%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci+Methods%22%5BJournal%5D)">A radiotelemetric 2-channel unit for transmission of muscle potentials during free flight of the desert locust, Schistocerca gregaria.</a> J Neurosci Methods. 64, 39-45 (1996).</li>
<li>Friza, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Zur+Frage+der+F%C3%A4rbung+und+Zeichnung+des+facettierten+Insektenauges%5BTitle%5D)+AND+%22Zeitschr.+f.+vergl.+Physiologie%22%5BJournal%5D)">Zur Frage der Färbung und Zeichnung des facettierten Insektenauges.</a> Zeitschr. f. vergl. Physiologie. 8, 289-336 (1928).</li>
<li>Götz, K. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Principles+of+optomotor+reactions+in+insects%5BTitle%5D)+AND+%22Bibl.+Ophthalmol%22%5BJournal%5D)">Principles of optomotor reactions in insects.</a> Bibl. Ophthalmol. 82, 251-2559 (1972).</li>
<li>Gruhn, M., Rathmayer, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+implantable+electrode+design+for+both+chronic+in+vivo+nerve+recording+and+axon+stimulation+in+freely+behaving+crayfish%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci+Methods%22%5BJournal%5D)">An implantable electrode design for both chronic in vivo nerve recording and axon stimulation in freely behaving crayfish.</a> J Neurosci Methods. 118, 33-40 (2002).</li>
<li>Gruhn, M., Hoffmann, O., Dübbert, M., Scharstein, H., Büschges, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tethered+stick+insect+walking%3A+a+modified+slippery+surface+setup+with+optomotor+stimulation+and+electrical+monitoring+of+tarsal+contact%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci+Methods%22%5BJournal%5D)">Tethered stick insect walking: a modified slippery surface setup with optomotor stimulation and electrical monitoring of tarsal contact.</a> J Neurosci Methods. 158, 195-206 (2006).</li>
<li>Gruhn, M., Zehl, L., Büschges, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Straight+walking+and+turning+on+a+slippery+surface%5BTitle%5D)+AND+%22J+Exp+Biol%22%5BJournal%5D)">Straight walking and turning on a slippery surface.</a> J Exp Biol. 212, 194-209 Forthcoming.</li>
<li>Gruhn, M., Uckermann, G. von, Westmark, S., Wosnitza, A., Büschges, A., Borgmann, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Control+of+stepping+velocity+in+the+stick+insect+Carausius+morosus%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Control of stepping velocity in the stick insect Carausius morosus.</a> J Neurophysiol. 102, 1180-1192 Forthcoming.</li>
<li>Hama, N., Tsuchida, Y., Takahata, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Behavioral+context-dependent+modulation+of+descending+statocyst+pathways+during+free+walking%2C+as+revealed+by+optical+telemetry+in+crayfish%5BTitle%5D)+AND+%22J+Exp+Biol%22%5BJournal%5D)">Behavioral context-dependent modulation of descending statocyst pathways during free walking, as revealed by optical telemetry in crayfish.</a> J Exp Biol. 210, 2199-2211 (2007).</li>
<li>Hassenstein, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((%C3%9Cber+die+Wahrnehmung+der+Bewegung+von+Figuren+und+unregelm%C3%A4%CE%B2igen+Helligkeitsmustern+%28nach+verhaltensphysiologischen+Untersuchungen+an+dem+R%C3%BCsselk%C3%A4fer+Chlorophanus+viridis%5BTitle%5D)+AND+%22Zeitschr.+f.+vergl.+Physiologie%22%5BJournal%5D)">Über die Wahrnehmung der Bewegung von Figuren und unregelmäβigen Helligkeitsmustern (nach verhaltensphysiologischen Untersuchungen an dem Rüsselkäfer Chlorophanus viridis.</a> Zeitschr. f. vergl. Physiologie. 40, 556-592 (1958).</li>
<li>Jander, J. P. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Untersuchungen+zum+Mechanismus+und+zur+zentralnerv%C3%B6sen+Steuerung+des+Kurvenlaufs+bei+Stabheuschrecken+%28Carausius+morosus%29+%5B%5D%22">Untersuchungen zum Mechanismus und zur zentralnervösen Steuerung des Kurvenlaufs bei Stabheuschrecken (Carausius morosus) [dissertation]</a>. , Universität Köln. Köln. (1982).</li>
<li>Jander, R., Volk-Henrichs, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Das+strauch-spezifische+Perzeptorsystem+der+Stabheuschrecke+%28Carausius+morosus%29%5BTitle%5D)+AND+%22Zeitschr.+f.+vergl.+Physiologie%22%5BJournal%5D)">Das strauch-spezifische Perzeptorsystem der Stabheuschrecke (Carausius morosus).</a> Zeitschr. f. vergl. Physiologie. 70, 425-447 (1970).</li>
<li>Kirschfeld, K. The resolution of lens and compound eyes. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aKirschfeld%2C+K+%22Neural+Principles+in+Vision%22">Neural Principles in Vision</a>. Zettler, F., Weiler, R. , Springer Verlag. Berlin. 354-370 (1976).</li>
<li>Kutsch, W., Schwarz, G., Fischer, H., Kautz, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wireless+transmission+of+muscle+potentials+during+free+flight+of+a+locust%5BTitle%5D)+AND+%22J+Exp+Biol%22%5BJournal%5D)">Wireless transmission of muscle potentials during free flight of a locust.</a> J Exp Biol. 185, 367-373 (1993).</li>
<li>A universal projector for optomotor stimulation. Scharstein, H. 17th Göttingen Neurobiology Conference, Göttingen, Germany, , (1985).</li>
<li>Schlegtendal, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Beitrag+zum+Farbensinn+der+Arthropoden%5BTitle%5D)+AND+%22Zeitschr.+f.+vergl.+Physiologie%22%5BJournal%5D)">Beitrag zum Farbensinn der Arthropoden.</a> Zeitschr. f. vergl. Physiologie. 20, 573-581 Forthcoming.</li>
<li>Schmidt, J., Grund, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rhythmic+activity+in+a+motor+axon+induced+by+axotomy%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroreport%22%5BJournal%5D)">Rhythmic activity in a motor axon induced by axotomy.</a> Neuroreport. 14, 1267-1271 (2003).</li>
<li>Shankar, P. N., Kumar, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experimental+Determination+of+the+Kinematic+Viscosity+of+Glycerol-Water+Mixtures%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Mathematical+and+Physical+Sci%22%5BJournal%5D)">Experimental Determination of the Kinematic Viscosity of Glycerol-Water Mixtures.</a> Proc. Mathematical and Physical Sci. 444, 573-581 (1994).</li>
<li>Tryba, A. K., Ritzmann, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multi-Joint+coordination+during+walking+and+foothold+searching+in+the+Blaberus+cockroach+I.+Kinematics+and+electromyograms%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Multi-Joint coordination during walking and foothold searching in the Blaberus cockroach I. Kinematics and electromyograms.</a> J Neurophysiol. 83, 3323-3336 Forthcoming.</li>
<li>Tryba, A. K., Ritzmann, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multi-Joint+coordination+during+walking+and+foothold+searching+in+the+Blaberus+cockroach.+II.+Extensor+motor+neuron+pattern%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Multi-Joint coordination during walking and foothold searching in the Blaberus cockroach. II. Extensor motor neuron pattern.</a> J Neurophysiol. 83, 3337-3350 Forthcoming.</li>
<li>Tsuchida, Y., Hama, N., Takahata, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+optical+telemetry+system+for+underwater+recording+of+electromyogram+and+neuronal+activity+from+non-tethered+crayfish%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci+Methods%22%5BJournal%5D)">An optical telemetry system for underwater recording of electromyogram and neuronal activity from non-tethered crayfish.</a> J Neurosci Methods. 137, 103-109 (2004).</li>
<li>Wang, H., Ando, N., Kanzaki, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Active+control+of+free+flight+maneuvers+in+a+hawkmoth%2C+Agrius+convolvuli%5BTitle%5D)+AND+%22J+Exp+Biol%22%5BJournal%5D)">Active control of free flight maneuvers in a hawkmoth, Agrius convolvuli.</a> J Exp Biol. 211, 423-432 (2008).</li>
</ol>

Biz sağlayan bir kurulum tarif davranış ve izinlerin büyük ölçüde zemin üzerinde yürüme diğer uzuvların mekanik deplasman neden pasif etkilerinden neuronally yürüme aktivitesinde uncoupling dönüm optik indüklenen nesil. Potansiyel bilgi akışı ile ilgili sinir sistemi aracılığıyla diğer yandan zemin reaksiyon kuvvetleri veya tarsal temas, bacaklarının arasına hala mevcuttur ve deneyci bu bilgilerin etkisi azaltılmış hazırlık dersleri veriyor. Kaygan yüzey kurulum önemli avantajları hayvanların yürümek için çok yüksek bir eğilim ve yürüme veya bir treadwheel atlama aykırı, hayvan, doğal yürüyüş tüm yönlere salıncak ve duruş aşaması hareketleri gerçekleştirebilirsiniz. Buna ek olarak, tüm bacaklar için serbestlik derecesi, hayvan, sağlam ya da yarı-sağlam bir hazırlık olup olmadığını yürüme eğrisi gerçekleştirmek için izin verir. Bacaklar sadece pasif bir hayvan veya substrat altındaki hareketi ileriye doğru hareket tarafından taşındı olamaz, çünkü o bacak motor çıkışı (Graham ve Wendler, 1981 Cruse, 1976), her hareketi yansıtır. Bir bacak hareketi kinematik analizi ile motor aktivite elektrofizyolojik kayıtları birleştirmek için kurulum, dönüm veya ileri vs geriye yürüme olarak uyarlanabilir davranışları nöronal temelini araştırmak için son derece uygundur. Biz yürüme ortaya çıkarmak için kullanılan sopa böcek optomotor yanıt. Hayvanların dönen şerit deseni yanıtları eğrisi kaygan yüzey üzerinde gergin ise yürüyüş yapmak için hazır olduklarını gösteriyor. En şaşırtıcı durum ise, bizim için tek tek bacak hazırlıkları bacakları sağlam hayvan gibi niteliksel aynı hareketli desen göstermektedir. Biz böylece büyük ölçüde komşu bacak duyusal girdi koordine eğrisi yürüme kontrol işlevi inanmak için neden var. Optomotor desen kaldırılan bacaklarda motor nöronların aktivitesi de etkilenmiş olup olmadığını ileri deneylerde test etmek için önemli olacaktır. Kurulum kolay hayvanın önünde tek bir şerit yerleştirerek veya antenler hafifçe çekerek düz ileri ve geri yürüme gibi diğer görevleri çalışma izin vermek için modifiye edilebilir. Yere temas hassas ölçüm, kas aktivitesi ve bacak pozisyonu ilişkilendirmek için bize izin verir. Bu elektrik kontak sinyali yüksek zaman çözünürlüğü 1ms daha iyi ve salıncak duruşu faz geçiş zamanlaması yeni bir bakış götürür bizi. Çözünürlüğü, iletken yağ kesme gecikme nedeniyle geçiş salıncak duruşu ve kaygan yüzey protraksiyonuna sırasında tam bir asansör için ihtiyaç olmaması için kötüdür. Bununla birlikte, biz mekanizmaları anlamak istiyorsanız duruşu geçiş için kesin bir salıncak hakkında bilgi özellikle yararlı bir ilk adım olduğunu, farklı davranış bağlamlarda kontrol kas zamanlama ve bacak kaslarını koordineli faaliyetleri (ayrıca bkz: Büschges ve ark, 2008; Büschges &amp; Gruhn 2008). Örnek olarak, biz orta bacak retraktörü ve iletki coxae kas ve bacak kullanılan davranışsal bağlamda biz aynı anda izlenmekte iken tam salıncak duruşu faz geçişi ile faaliyet korelasyon. Bu amaçla, yürüme kaynaklı ve kas aktivitesi sürekli olarak kaydedildi. Verilen bacak dönüş yönüne bağlı olarak, bir iç ya da dış bacak olabilir. Adım orta bacak, iç bacak gibi fonksiyonel anlamda bir davranan, (Şekil 4 &#39;e bakınız retraktörü ve iletki kaslar, fonksiyonel duruşu kasları olarak her iki çalışma bacak aralıklı olarak ileri doğru adımlara ek olarak, geri adım üretir çünkü gözlenebilir. .) Hem kasları electromyograms (EMGs) düzeltti ve touch-down zaman ve ilk kas ani gecikme hesaplanan normalize edildi. İlginçtir ki, hem de kasların gecikmeleri saygı ile kaldırın ve dokunmatik ilgili salıncak veya duruş kas (Şekil 4) ve kas kendisi değil, kas fonksiyonu üzerinde bağlı ve sadece küçük değişiklikler gösterir aktivite başlama zamanlaması. Devlet duruşu salıncak değiştirmek için en açıklamalar tarsal kontak tetik duruşu başlamasından bu duyu sinyalleri varsayalım. Touch-down ve sopa böcek kas aktivasyonu arasındaki kısa gecikmeleri ve bunların bağlı duyusal bilgiyi nasıl getirilir ilginç bir soru şimdi değiştirilmiş kurulum ile ele alınabilir. Özetle, biz, güvenilir bir şekilde sabit sopa böcekler düz ve eğri yürüme ortaya çıkarmak için sağlayan kaygan bir yüzey kurulum göstermektedir. Kinematik, kas aktivitesi ve tarsal dokunmatik aşağı zamanlama ve asansör izlenmeli ve iki farklı davranış c ilişkili olabiliraynı zamanda ontexts. Bu bize sağlam hayvan ve altında yatan mekanizmaları yanı sıra bir tek bacak için detaylı kas aktivite ve davranış bağlamında arasındaki bağlantıyı incelemek için mükemmel bir araç verir.

<table><tbody><tr><td>2 bileşenli epoksi yapıştırıcı</td><td>UHU plus, UHU GmbH, Almanya</td><td></td><td></td></tr><tr><td>cam ekranlar (çap 130mm)</td><td>Linos Photonics</td><td></td><td></td></tr><tr><td>dental siman</td><td>ProTemp II, 3M ESPE, Seefeld, Almanya</td><td>3M Id : 70-2011-0358-0 Katalog Numarası : 46430</td><td>3M (&lt;a href=&quot;http://www.3m.com/">http://www.3m.com/&lt;/a&gt;) veya dental tedarikçiler aracılığıyla temin edilebilir</td></tr><tr><td>floresan pigmentler</td><td>Dr. Kremer Farbm&amp;uuml;hle, Aichstetten, Almanya</td><td>Kat.#lar: örn. 56200 Floresan Pigment Altın Sarısı, 56350 Floresan Pigment Alev Kırmızısı</td><td>&lt;a href=&quot;http://kremer-pigmente.de/en">http://kremer-pigmente.de/en&lt;/a&gt; veya &lt;a href=&quot;http://www.kremerpigments.com/">http://www.kremerpigments.com/&lt;/a&gt;</td></tr><tr><td>histoakrilik yapıştırıcı</td><td>3M</td><td></td><td>tedarikçi: WPI</td></tr><tr><td>kaplamalı bakır tel</td><td>Elektrisola Eckernhagen</td><td></td><td>&lt;a href=&quot;http://www.elektrisola.com/">http://www.elektrisola.com/&lt;/a&gt;</td></tr><tr><td>elektrot kremi</td><td>Marquette Hellige, Freiburg, Almanya</td><td></td><td>Ürün artık üretilmemektedir, örnek olarak şunları öneririz: &lt;a href=&quot;http://www.grasstechnologies.com">www.grasstechnologies.com&lt;/a&gt;</td></tr><tr><td>puls jeneratörü</td><td>Model MS501, elektronik atölyesi, Zooloji Enstitüsü, Köln, Almanya</td><td></td><td></td></tr><tr><td>lock-in amplifikatör</td><td>Zooloji Enstitüsü</td><td></td><td></td></tr><tr><td>AD dönüştürücü</td><td>Cambridge Electronic Design</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ön amplifikatör</td><td>Zooloji Enstitüsü</td><td></td><td></td></tr><tr><td>yüksek hızlı video kamerası</td><td>Allied Vision Technologies</td><td></td><td></td></tr><tr><td>UV LED dizileri</td><td>Zooloji Enstitüsü</td><td></td><td>30-50V DC, elektronik atölyesi&lt;br/&gt;
&amp;#955;390-395nm&lt;br/&gt;Lüminesans 24cd</td></tr><tr><td>Spike2 dijitalleştirme yazılımı</td><td>Vers.5.05, CED, Cambridge, Birleşik Krallık</td><td></td><td></td></tr><tr><td>hareket takip yazılımı</td><td>Mikromak service, Berlin, Almanya</td><td>WINanalyze, Vers.1.9</td><td></td></tr></tbody></table>

böcekler adaptif lokomotor davranış sinir dayanak incelenmesi

Studying the Neural Basis of Adaptive Locomotor Behavior in Insects

Davranış yürüme nöral temeli incelendiğinde, genellikle, bu bacak hareketleri, yüzey ile ortak temas yoluyla diğer bacaklar ile pasif kuvvetleri ve etkileşimleri sonucunda ortaya çıkan neuronally üretilen adım çıkış ayırmak için zor olduğunu sorunu ile karşı karşıyadır. Biz, sinir sistemi motor çıkış, step hareketlerinin kinematik analiz tarafından üretilen belirli bir hareketin parçası, anlamak istiyorsanız, bu nedenle, motor aktivite elektrofizyolojik kayıtlar ile tamamlanması gerekmektedir. Davranıyor hayvan nöronal veya kas aktivitesi kayıt genellikle hayvan mümkün olduğu kadar çok özgürlük derecesi ile hareket kabiliyetini sınırlamak elektrofizyolojik ekipman ile sınırlıdır. Bu implante edilebilir elektrotlar kullanarak ve daha sonra uzun bir halata bağlı olarak hayvan taşımak ya da önlenebilir (yani Clarac ve ark, 1987; Duch &amp; Pflüger, 1995; Böhm ve ark, 1997; Gruhn &amp; Rathmayer, 2002) ya da ileterek telemetrik cihazlar (Fischer ve ark, 1996; Tsuchida ve ark 2004, Hama ve ark, 2007;. Wang ve ark, 2008 Kutsch ve ark, 1993) kullanarak veri. Her ikisi de büyük eklembacaklılar başarıyla kullanılan bu zarif yöntemleri, sık sık veya uzun halata kolayca dolaşmış almak küçük yürüyen böcekler uygulamak için zor veya telemetrik cihazın ağırlığı ve pil tarafından engellenir. Buna ek olarak, tüm bu durumlarda, hareketin tamamen sinirsel temelini ve yüzey yoluyla yürüyüş bacaklar arasındaki mekanik bağlantı tarafından uygulanan etkileri ayırt etmek mümkün değildir. Bu sorun için bir çözüm yerine yürümek ücretsiz ve etkin bir şekilde yere temas mekaniği kaldırır, kaygan bir yüzey üzerinde, örneğin, yerel olarak askıya alınır gergin bir hayvan deneyleri yapmaktır. Bu, geriye yürüme (Graham ve Epstein, 1985) ya da (Gruhn ve ark, 2009a. Tryba ve Ritzman, 2000a, b) çevirerek, kaçış yanıtlar (Camhi ve Levy, 1988 Camhi ve Nolen, 1981) okumak için kullanılır olmuştur hız değişiklikleri (Gruhn ve ark, 2009b) ve deneyci kolayca kinematik analizleri (Gruhn ve ark, 2006) ile intra-ve ekstraselüler fizyolojisi birleştirmek sağlar. Biz, aşağı dokunma, sağlam ve azaltılmış hazırlıklarında yalındır ve kavisli yürüyüş gibi farklı davranış paradigmalar altında kaldırın göre davranıyor sopa böcek bacak kaslarını zamanlama araştırmak için, kaygan bir yüzey kurulum kullanın.

Kaygan bir yüzey üzerinde yürüme, bir gergin böcek elektrikli kaydedildi tarsal kontak sinyali zamanlı motor aktivite, kaydetmek için bir yöntem açıklanmaktadır. Bu yüzey ile bacakları arasındaki mekanik etkileşimi az etkisi altında adaptif davranış nöral temelini çalışmak için kullanılır.

Böcekler Adaptif Lokomotor Davranış Sinir Dayanak incelenmesi

Yürüme davranışının nöral temellerini incelerken, genellikle nöronal olarak üretilen adım çıktısını ... olanlardan ayırmanın zor olduğu problemiyle karşılaşılır.

Bu prosedürün genel amacı, bağlı bir böceğin farklı yürüme durumlarındaki bacak kas fizyolojisini, zamanlamasını ve kinematiğini analiz etmektir. Bu çalışma için, bir böceğe göre nispeten büyük olması ve belirgin şekilde ayrılmış segmental gangliyonlara sahip olması nedeniyle sopa böceği *raus miosis* kullanılmıştır.İlk olarak, hayvan bağlanır ve floresan video takibi için etiketlenir. Ardından, protraktor ve retraktor kaslarına EMG elektrotları yerleştirilir. Daha sonra, kaygan bir yüzey üzerinde tarsal temas kaydı için bağlanmış böceğin hazırlanması işlemi gerçekleştirilir.Prosedürün son adımı, farklı yürüme durumları sırasında bacak kas aktivitesinin ve tarsal temasın eş zamanlı olarak kaydedilmesidir. Nihayetinde, kas zamanlamasındaki değişiklikleri gösteren sonuçlar elde edilebilir. Davranışsal bağlama bağlı olarak, mevcut tekniklerle karşılaştırıldığında bu yöntemin sağladığı temel avantaj, inceleme yapmak gibi durumlar için bir bacağın kullanılmasıdır.Trek topları üzerinde yürümek, yerle olan mekanik bağlantının ortadan kaldırılmasıdır. Bu yöntem, motor engelli bir hayvanda tek bir bacağın yürümeye ne kadar katkıda bulunduğu gibi motor kontrolle ilgili temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir. Bu tekniğin beraberinde getirdiği sonuçlar, yürüyüş hızı ve tek bacak düzeyindeki yürüyüş yönündeki değişiklikleri incelememize olanak tanıdığı için adaptif lokomotor davranışlar alanını genişletmekte ve bu düzenekle yapılacak çalışmaların önünü açmaktadır.Laboratuvarımdaki teknisyen Peter Boha; hayvan için kaygan yürüme yüzeyini hazırlamak amacıyla, iki milimetre genişliğinde iki bileşenli epoksiden oluşan bir şeritle birbirinden yalıtılmış, birbirine sıkıca birleştirilmiş iki nikel kaplı pirinç plaka kullanmıştır. Plakanın her iki yarısını, yumuşak bir peçete yardımıyla elektriksel olarak iletken bir gliserinli salin karışımı ile ayrı ayrı yağlayın. Doğru uygulandığında, çözelti 0.1 ile 0.2 milimetre arasında bir kalınlıkta olmalı ve yaklaşık 430 centi stokes değerinde bir yüzey kinematik viskozitesi oluşturmalıdır.İki yuvarlak buzlu cam ekran, bir deney sırasında hayvanın gözlerinden 70 milimetre uzaklıkta olacak şekilde plakanın önüne yerleştirilir. Bu ekranlara hareketli çizgili bir desen yansıtıldığında, hayvan ileriye doğru yürümeye başlar. Yürüyüş, her iki ekranda dışa doğru hareket eden çizgilerden oluşan aşamalı bir desenle veya ekranlar arasına yerleştirilen, beyaz arka plan üzerindeki tek bir siyah ışık demetiyle tetiklenebilir; ikincisi daha uzun düz yürüyüş dizilerini ortaya çıkarabilir.Her iki ilerleyici şerit deseni de aynı yöne hareket ettiğinde dönme tetiklenir. Deneysel düzenek kurulduktan sonra, dişinin yetişkin bir yürüyen sopa böceği, soketli pirinç bir tüpe bağlı ince bir bolsa çubuğuna ventral tarafı aşağı gelecek şekilde dental siman sabitleyici kullanılarak deneye hazırlanabilir. Serbest hareketlerini sağlamak için baş ve bacaklar, düzeneğin ön ve yanlarından dışarı uzanır.Ardından, sonraki video takibi için baş, toraks ve her bacağın distal femur ve tibiasını işaretlemek amacıyla diş çimentosuyla karıştırılmış floresan pigmentler kullanılır. Hayvanın kas aktivitesi, toraksa implante edilen EMG elektrotları aracılığıyla kaydedilir.Sinyal, bir ön yükselticide 100 kat yükseltilir, ardından dijital sinyale dönüştürülmeden önce 10 kat daha yükseltilir ve 100 hertz ile 2000 hertz arasında filtrelenir. Elektrotlar, tutkalla kaplanmış iki bakır telden yapılır, ardından teller birbirinin etrafında bükülür; bükülmüş telin bir ucu bir mini fişe lehimlenir ve diğer ucu, elektrodun geçeceği küçük deliklerin kütiküle minyatür bir pim zımbası kullanılarak açıldığı noktada kesilir. Kaslarla temas sağlamak için, telin bir ucundaki mini fiş, hayvanın bağlandığı pirinç tüpe takılı olan sokete yerleştirilir.Bir elektrodun kesilmiş ucunu, kütikülün hemen altındaki delikten kasın içine, her elektrodun iki telinin yaklaşık bir milimetre arayla ayrı deliklere yerleşeceği şekilde yerleştirin. Telleri sabit tutmak için küçük bir damla histo akrilik yapıştırıcı kullanıyoruz. Böcek yürüyüşünün kinematiği ile kas fizyolojisi arasındaki ilişkiyi anlamak amacıyla, referans elektrot olarak görev yapacak bir tel daha abdomene yerleştirilir.Yürüme sırasındaki tarsal temas, EMG kaydı sırasında ölçülür; tarsus üzerinden geçen akım akışını ölçebilmek için 15 santimetre uzunluğundaki bir bakır tel parçasının ucundaki yalıtım alkol ile yakılarak temizlenir. Ardından, telin bir ucuna bir halka oluşturulur, bu halka hayvanın tarsusuna geçirilir ve tibia'nın distal ucunda sıkıştırılır. Tel daha sonra bir damla dental siman ile hayvanın toraksına sabitlenir ve hayvanın yapıştırıldığı pirinç tüpteki bolsa çubuğu bir mikro manipülatöre bağlanır.Hayvanın kaygan yüzeyin 7 ile 12 mm yukarısında olacak şekilde yükseklik ayarını yapabilmek için, bu değer bir timsah tipi klemens aracılığıyla serbest yürüyüş sırasındaki böcek yüksekliğine karşılık gelir. Telin diğer ucu daha sonra diferansiyel lock-in amplifikatörüne bağlanır. Telin uçlarındaki iletkenliği artırmak için temas bölgelerine bir damla elektrot kremi uygularız. Plakanın tabanındaki fişler aracılığıyla plakanın amplifikatöre bağlanmasıyla devre tamamlanır.Bir darbe jeneratörü, bu fişler aracılığıyla plakanın her iki yarısına uygulanan bir sinyal oluşturur. Plakadan gelen iletkenlerden biri amplifikatöre bağlanır ve referans sinyali olarak kullanılır. Hayvan yerleştirilip kablolar bağlandığında, hayvanın bacağı bir anahtar görevi görür ve plaka ile amplifikatör arasındaki devreyi tamamlamak için tarsus üzerinden bir akım akar.Bu, temas anında bir milisaniyenin altında bir ön süreye sahip bir sinyal ve kalkış sırasında gecikmeli bir sinyal üretir. Sinyal gücü, tarsus yukarı ve aşağı hareket ettirilerek test edilir. Ardından EMG telleri amplifikatörlere bağlanır.Kamera için tetikleme sinyali, izlerin kare kare korelasyonuna izin vermek amacıyla tarsal temas ve EMG trasesi ile eş zamanlı olarak kaydedilir. Artık, hayvan yerindeyken ve her şey bağlıyken bir yürüme sekansı kaydedilebilir. Kontrol olarak hareketin görsel bir kaydını oluşturmak amacıyla, görsel örüntü ve video kaydı eş zamanlı olarak başlatılır.Saniyede 100 kare hızındaki yüksek hızlı bir video kamera kullanarak, bacak hareketlerini yukarıdan ve hayvanın arkasına 45 derecelik açıyla yerleştirilmiş bir ayna aracılığıyla kaydedin. Hayvan kendiliğinden lokomosyona başlamazsa, karın bölgesi bir fırça ile veya antenleri bir hava pompasıyla uyarılabilir. Hayvan üzerindeki floresan işaretçilerin takibi, hayvanın bir mavi LED ışık dizisiyle aydınlatılması ve kamera lensine sarı bir filtre takılmasıyla iyileştirilebilir.Bu işlem, aktivasyon ışığının kısa dalga boyunu bastırır ve videoya kontrast ekler. İlk olarak, kontrol amacıyla sağlam hayvanın yürüme sekansını kaydedin. Görsel uyaranların değiştirilmesi, lokomosyon yönünü değiştirir.İstenirse, femur bir pensle sıkıştırılarak bacaklar ampute edilebilir ve hayvanın iyileşmesi için 30 dakika beklenir. Artık eksik bacakların fizyolojik rolü değerlendirilebilir. Bu görüntüdeki noktalar, orta bacağın protraktor ve retraktor kaslarındaki elektrotların konumlarını göstermektedir.Bu EMG hazırlığında, komşu bacakların orta bacakların kinematiği ve kas aktivitesi üzerindeki etkisini incelemek amacıyla ön ve arka bacaklar çıkarılmıştır. Şimdi, dönen bir hayvana ait bu izdeki verilere bakalım; üstteki iz tarsal temas izini göstermektedir. Alttaki iz ise retraktör kasından alınan EMG'yi göstermektedir.İzin başlangıcındaki ileri adımlar sırasında, bacağın yerle teması olduğu duruş evresinde retraktör aktiftir. Kısa bir geçişten sonra bacak geri adımlara başlar ve retraktör, bacağın havada olduğu salınım evresi sırasında aktiftir. İşte hayvan üstte yürürken toplanan tüm verilerin tam görünümü; üstteki ise protraktör kasından alınan EMG izidir.Merkezde retraktör kaslardan alınan EMG izi, onun altında ise tarsal temas sinyali yer almaktadır. Ek bölmede, yüksek hızlı kamera tarafından kaydedilen hayvanın gerçek hareketlerini görebilirsiniz. EMG izlerindeki ardışık aktivite, adım döngüsündeki iki kasın aktivitesine karşılık gelmektedir.Protraktör kası, salınım evresinden hemen önce ve bu evre sırasında aktiftir; retraktör kası ise yere basma sonrası ve duruş evresi boyunca aktiftir. Uzmanlaşıldığında, hazırlık işlemi 90 dakikadan kısa sürede tamamlanabilir ve bu prosedürü takiben birkaç saat boyunca veri toplanabilir. Kinematik analiz veya tek hücre kayıtları gibi diğer yöntemler, geliştirme aşamasından sonra neredeyse tamamen bozulmamış davranış gösteren bir hayvan üzerinde gerçekleştirilebilir.Bu teknik, motor kontrol alanındaki araştırmacıların, tekil uzuvların nasıl esnek ve adaptif lokomosyon paternleri oluşturduğuna dair soruları yanıtlamalarına yardımcı olmuştur.

studying-the-neural-basis-of-adaptive-locomotor-behavior-in-insects

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Sinirbilim

Biz kayıt ve sayısal bir video-hızı izleme mikroskop sistemi...

C. elegans Takip ve Davranış Ölçme

Bu videoda, genel hareket kabiliyetlerini değerlendirmek için serbestçe yürüyen sineklerin nasıl izleneceği açıklanmaktadır. Öne çıkan protokol, video izleme yazılımı kullanarak tahlilin kurulumunu ve veri analizini gösterir.

Serbestçe Yürüyen Sineklerin İzini Sürmek: Drosophila'da Hareketi Değerlendirmek İçin Bir Yöntem

Manduca sexta'nın erken metamorfik evrelerinde elektrot implante etmek için yeni bir cerrahi prosedür sunuyoruz. Bu teknik, uçuş nörofizyoloji dinamiklerini incelemek için nöromüsküler doku ile mekanik olarak stabil ve elektriksel olarak güvenilir bir eşleşmeye izin verir. Ayrıca, böcek yalpalama ile ilgili bağlı çalışmalar için yeni bir manyetik kaldırma platformu sunuyoruz.

Böcek Uçuş Behavior Monitoring için erken Metamorfik Yerleştirme Teknoloji

Biz daha önce bize gergin hamamböceği bireysel birimlerin etkinliğini izlemek için izin verir hamamböceği beyinlerinin merkezi kompleksi içine tetrode telleri implante için bir teknik geliştirdi. Burada bize de özgürce böcekler hareket beyin aktivitesini kaydetmenize olanak sağlayan tekniğin değiştirilmiş bir sürümü mevcut.

Serbestçe Böcekler Yürüyüş Beyin Ektraselüler Tel Tetrode Kaydı

Burada bir yanal bakış açısıyla Drosophila yetişkin ve larva mutant fenotip yüksek kaliteli dijital video elde etmek için basit ve yaygın olarak erişilebilir mikroskopi tekniği açıklar.

Yüksek-Kalite Dijital Video Edinme Drosophila Bir Yanal Perspektifinden Larva ve Yetişkin Davranışları

Bir koku kaynağı yerelleştirilmesine yeteneği böcek hayatta kalmak için gerekli olan ve yapay koku izleme için geçerli olması bekleniyor. Böcek kontrollü robot gerçek bir silkmoth tarafından tahrik ve bir robot platform üzerinden böceklerin koku izleme yeteneği değerlendirmek için bize sağlar edilir.

Böcek kontrollü Robot: Bir Mobil Robot Platformu bir Böcek Koku izleme Yeteneği değerlendirin

Bu iletişim kuralı Drosophila larva yanıt onun koku nöronlar eşzamanlı optogenetic uyarılması için gezinme davranışını analiz eder. 630 nm dalga boyunda ışık kırmızı kaymıştır kanal rhodopsin ifade bireysel koku nöronlar etkinleştirmek için kullanılır. Larva hareketi aynı anda izlenir, dijital olarak kaydedilmiş ve özel olarak yazılmış yazılım kullanılarak analiz.

Yanıt koku nöronlar Optogenetic uyarılması olarak Drosophila larva davranışını izlemek

Bu protokol, Drosophila melanogaster kullanılarak şeker açığa çıkarılan arama davranışını kaydetmek için davranışsal bir testi açıklar. Test, beslenme ve yiyecek arama ile ilgili davranışların yanı sıra altta yatan nöronal mekanizmaları incelemek için kullanılabilir.

Drosophila'da Şeker Kaynaklı Yerel Arama Davranışının İzlenmesi

Protokol, geleneksel memeli modellerine bir alternatif olarak lokomotor disfonksiyonun nicelleştirilmesi yoluyla meyve sineğindeki nörotoksisiteyi değerlendirmek için yüksek verimli, uygun maliyetli bir yöntem sunar. Farmasötik bileşiklerin, çevresel ajanların veya genetik modifikasyonların nörotoksik etkilerini hassas, tekrarlanabilir ve etik açıdan uygun bir model kullanarak değerlendirmeyi amaçlar.

Drosophila melanogaster'de Lokomotor Disfonksiyonun Nörotoksisite için Bir Okuma Olarak Davranışsal Analizi

Bu çalışma, en büyük Lyapunov üssünü (LLE) ölçerek C. elegans'ta yaşın hareket üzerindeki etkisini incelemektedir. Yaşlandıkça, C. elegans motor kontrolünde bir artış ve ardından düşüş gösterir. Sonuçlar, beş günde LLE'nin zirve yaptığını ve ardından solucanlar yaşlandıkça bir düşüş olduğunu gösteriyor.

Caenorhabditis elegans'ta Yaşa Bağlı Hareket Dinamiği: Bir Lyapunov Üs Analizi

Öğrenin, bağlı böceklerde bacak kas aktivitesini kaydetme yöntemini; kaygan yüzeyde tarsal temas zamanlamasını analiz ederek adaptif lokomotor davranışın sinir temellerini açıklayın.

Böcekler Adaptif Lokomotor Davranış Sinir Dayanak incelenmesi

Daha fazla video keşfet