שימוש יחיד Sensillum הקלטה לזיהוי תגובות חוש הריח Neuron של באגס במיטה לSemiochemicals

Neuroscience

Your institution must subscribe to JoVE's Neuroscience section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

Liu, F., Liu, N. Using Single Sensillum Recording to Detect Olfactory Neuron Responses of Bed Bugs to Semiochemicals. J. Vis. Exp. (107), e53337, doi:10.3791/53337 (2016).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

מערכת חוש הריח החרקים ממלאת תפקיד חשוב באיתור semiochemicals בסביבה. בפרט, sensilla המחושים שבית נוירונים בודדים או מרובים בפנים, נחשב על מנת להפוך את התרומה הגדולה בתגובה לגירויים הכימיים. ישירות על ידי הקלטת פוטנציאל פעולה בSensillum חוש הריח לאחר חשיפה לגירויים, הקלטת Sensillum יחידה טכניקה (SSR) מספקת גישה רבת עוצמה לחקירת התגובות העצביות של חרקים לגירויים כימיים. לבאג המיטה, שהוא טפיל אדם ידוע לשמצה, סוגים שונים של Sensillum חוש הריח כבר מאופיינים. במחקר זה, שהראינו תגובות עצביות של sensilla חוש הריח באג המיטה לשני גירויים כימיים והתגובות תלויות-מינון לאחד מהם בשיטת SSR. גישה זו מאפשרת לחוקרים לערוך הקרנה מוקדמת לגירויים כימיים בודדים בsensilla חוש הריח באג המיטה, אשר יספק מידע רב ערך עבור development של משיכה באג המיטה חדשה או דוחי והטבות מאמצי שליטת באגים המיטה.

Introduction

באג המיטה הנפוץ Cimex lectularius L (פשפשאים: Cimicidae), כectoparasite זמני, הוא חרקים מוצצי דם מחויבים, מה שאומר שההישרדות, הפיתוח, והרבייה שלהם דורשים מקורות דם ממארחים, כוללים שני בני אדם ובעלי חיים 1,2. למרות העברת נגיף דווחה לעתים רחוקות בגלל ג lectularius, המטרד העוקצני שנוצר על ידי התפשטות משפיע ברצינות מארחים פיזי ופסיכולוגי 3. ההקדמה והשימוש נרחב בחומרי הדברה כימיות, במיוחד DDT, הורידו את הסיכון של מכת ועד סוף 1950 היו מכת ברמה כה נמוכה שהם כבר לא היו דאגה ציבורית רצינית. עם זאת, מספר גורמים אפשריים שהביאו להתעוררות מחודשת באוכלוסיות באג מיטה ברחבי העולם, כגון צמצום השימוש בחומרי הדברה, ירידה של מודעות ציבוריות, עלתה נוסעת פעילות, והפיתוח של התנגדות להדברה 4-9. </ P>

אותות כימיים בסביבה מזוהות ומוכרים על ידי חרקים דרך איברי חוש הריח כגון אנטנות ומשושי לסת. Sensilla חוש הריח על אנטנות החרקים לשחק תפקיד מכריע באיתור אותות הכימיים אלה. המולקולות הכימיות להיכנס לציפורן המחושים הדרך נקבוביות על פני השטח הציפורן. Odorant מחייב חלבונים בלאגד הלימפה המחושים למולקולות הכימיות אלה ולהעביר אותם על קולטנים odorant 10. קולטנים odorant ושיתוף קולטן מהערוץ הלא סלקטיבי יון קטיון על הקרום העצבי, אשר depolarized פעם המולקולות הכימיות אלה מוכרים על ידי קולטנים odorant 11.

הקלטת Sensillum יחידה (SSR) פותחה כדי לזהות את השינוי תאי בפוטנציאל הפעולה נגרמים על ידי היישום של שני גירויים כימיים או שאינו כימיים. על ידי החדרת אלקטרודה הקלטה לימפה Sensillum ואלקטרודה התייחסותלחלק אחר של גוף החרק (בדרך כלל גם עיניים המורכבות או הבטן), קצב הירי של הנוירונים בתגובה לגירויים יכול להיות מוקלט 12. שינויים במספר הקוצים מייצגים את הרגישות של החרקים לגירויים ספציפיים. גירויים כימיים של זהויות וריכוז שונים יעוררו תגובות עצביות שונות, עם שיעורי ירי שונים ומבנים זמניים, ולכן יכולים לשמש כדי לחקור את תהליך הקידוד של החרקים לכימיקלים ספציפיים.

לבאג המיטה המשותף, שתי צורות מיניות חולקות את אותו דפוס של sensilla חוש הריח על האנטנות: תשע sensilla מחורץ C היתד, 29 E כמו שיער (E1 ו- E2) sensilla, וזוג אחד כל אחד מDα, Dβ, יתד חלקה Dγ sensilla 13,14. כנוירונים מרובים זוהו בכל סוג של Sensillum, זה לא קל להבחין פוטנציאל הפעולה מתא העצב שונה שוכנו באותו Sensillum, כך לניסוי זה טוטהמספרי l של פוטנציאל פעולה נספרו off-line לתקופה msec 500 לפני ואחרי הגירוי. מספר פוטנציאלי פעולה לאחר הגירוי היה חסר ממספר פוטנציאלי פעולה לפני הגירוי ומוכפל בשניים כדי לכמת את השינויים בקצב הירי בכל Sensillum פרט בקוצים לשניים 15.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. הכנה של מכשירים, פתרונות גירויים, ובאגים מיטה

  1. הכן פתרון KNO 2 50% (w / v) בבקבוק 20 מיליליטר.
  2. לחדד שני microelectrodes טונגסטן בפתרון 2 KNO ב 5 V על ידי טבילת אלקטרודות טונגסטן שוב ושוב פנימה והחוצה מהפתרון.
    1. בערך לחדד את חוט טונגסטן על ידי טבילה כ -10 מ"מ של חוט טונגסטן ובמתוך פתרון KNO 2 במהירות של 2 מטבלים / שניות לכ -5 דקות, אשר מאוד יכול לצרוך את הקצה הקדמי של חוט טונגסטן.
    2. בעדינות לחדד את האלקטרודה על ידי טבילה על 1 מ"מ של קצה חוט ובמתוך הפתרון במהירות של 2 מטבלים / שניות לדקות לפחות 1 כדי להפוך את נקודה של האלקטרודה בסדר וחדה. בדוק את קוטר קצה האלקטרודה מתחת למיקרוסקופ לעתים קרובות עד שהוא מגיע 0.2-0.5 מיקרומטר, שאמורה להיות בסדר מספיק כדי לנקב את הציפורן של Sensillum חוש הריח באג המיטה.
      שים לב: בעוד חד באופן ידניening אלקטרודה, מהירות הטבילה של חוט טונגסטן לפתרון KNO 2 אינה קבועה כל הזמן. עם יותר בפועל, זה הרבה יותר קל לשמור על מהירות קבועה יחסית בחידוד האלקטרודה. זמן החידוד הוא גם לא בטוח תלוי איך קנס אלקטרודה צריכה להיות. כאן, קצה האלקטרודה עם הקוטר של ~ 0.2 מיקרומטר די מספיק כדי לנקב באמצעות Sensillum חוש הריח.
  3. לדלל כל אחד מהגירויים הכימיים בsulfoxide דימתיל (DMSO) מהמתחם המסודר לריכוז ראשוני של 1:10 נ נ / כפתרון מניות. ליצור סדרה של דילולים עֲשׂוֹרִי תלוי כמה מינונים נדרשים בניסוי, שוב עם DMSO, מכל אחת ממניות הפתרונות עבור כל כימי. הנה, להשתמש 10% (+) - β-pinene וeucalyptol.
  4. מניחים את הימים שלא קבלו מזון או שבעה לאחר האכלה-פשפשים בוגרים (זכר או נקבה) מFt. המושבה דיקס (מתנה מד"ר היינס באוניברסיטת קנטאקי) לשימוש בtהוא להתנסות בצלחת פטרי.
    הערה: אין מספר מדויק לפשפשים ממוקמים בצלחת פטרי. זה יכול להיות כמה או הרבה.

באג המיטה 2. אנטנות הכנה

  1. לטשטש פשפשים על קרח (2-3 דקות).
  2. לתקן שתי האנטנות וגוף חרק על coverslip מיקרוסקופ עם קלטת דו צדדי ולהסיר את הרגליים עם מספריים עדינים.
  3. השתמש בסיכה קטנה לגעת אנטנות בעדינות כדי לתקוע אותם בקלטת בהתמדה.
  4. לנוח coverslip נגד כדור קטן (~ קוטר 1 סנטימטר) של שעוות שיניים כדי להקל על מניפולציה ולהתאים אותו לזווית מתאימה (~ 90 מעלות) לאלקטרודה ההקלטה (איור 1).
  5. ברגע שהשיג, למקם את הבאג המיטה תחת מיקרוסקופ סטריאו, להפעיל את מקור האור הקר ולהתאים את עוצמת התאורה עד האנטנה בבירור מוצגת, ולהתמקד במיקרוסקופ השוטון השני של אנטנת באג המיטה בהגדלה גבוהה (720X) .
    הערה: עוצמת ההארה השתמשה בניסוי לא נרשמת, שבאמת תלוי איך העיניים של הנסיין מרגישים את עוצמת התאורה.

3. יחיד Sensillum הקלטה

  1. חבר את מגבר קדם (10X) עם בקר רכישת אות, אשר מחובר עם המחשב להקלטת אות והדמיה. הפעל את המחשב ולהפעיל את התוכנה, למשל, AutoSpike32 ולחץ על המצב "שיא" משורת התפריטים. לאחר מכן לבחור את "גל" כדי להתחיל בהקלטת אותות הגל.
    הערה: קו שטוח פועל מהשמאל לימין של המסך שוב ושוב צריך עכשיו להיות גלוי. הנה, חלון ההקלטה נמשך 40 שניות. הקלטת גל מקס היא 10 שניות. קצב דגימה נבחרת הוא 96000 וקצב דגימה דיגיטלי הוא 240. יש 0% קיזוז וללא סינון, אין תיקון לאותות ההקלטה. כל הגדרות הפרמטר הבאות בתוכנה ניתן לשנות בהתאם לצורך.
  2. <li> הפעל את הרמקול המחובר למגבר קדם, המשמש להציג את מצב גוון לתגובות עצביות מSensillum מחושים.
  3. הכנס את האלקטרודה ההתייחסות לתוך הבטן של באג המיטה התייצב.
    הערה: אלקטרודה ההתייחסות נערכה על ידי מתכת עומדת מצורף מגנטית לאוויר-השולחן.
  4. לאחר האלקטרודה ההתייחסות כבר מחוברת לבטן של באג המיטה, להזיז את האלקטרודה ההקלטה, אשר מחוברת למגבר קדם והופעלה על ידי micromanipulator, לקראת הסוף האחורי של האנטנה של באג המיטה.
  5. כאשר האלקטרודה ההקלטה היא במגע עם הקצה הימני של האנטנה, לעבור על המיקרוסקופ ולאתר את האלקטרודה בהגדלה נמוכה.
  6. התאם את האלקטרודה ההקלטה תוך הגדלת בהדרגה את ההגדלה עד ששתי האלקטרודה וSensillum המחושים נמצאים באותו המישור ונראה בבירור מתחת למיקרוסקופ.
    הערה: בשלב זה, הוא מיקרוסקופ רגילly בהגדלה הגבוהה ביותר.
  7. הכנס את האלקטרודה ההקלטה לתוך הפיר של Sensillum באמצעות micromanipulator וללכת קצת יותר לעומק אם רעש הרקע הוא גבוה בהשוואה לפוטנציאל הפעולה.
  8. ברגע שפוטנציאל פעולה ברור הם נצפו מSensillum נרשם, למלא micropipette עם 10% (+) - β-pinene. השתמש בmicropipette להפקיד aliquot 10 μl של 10% (+) - β-pinene על רצועת נייר סינון (~ 3 x 15 מ"מ) ממוקמת בתוך הזכוכית פיפטה פסטר.
    1. חבר את פיפטה נטענת בשקע של זרימת דופק הצינור של בקר הגירוי ולמקם את קצה פיפטה לתוך החור הקטן בצינור מכוון את האנטנה.
  9. כאשר כל החיבורים הללו התייצבו, לדכא footswitch של בקר הגירוי לספק נשיפת 0.5 שניות של גירוי (0.5 ליטר / דקה) לתוך זרם אוויר humidified הרציף. ההקלטה של ​​פוטנציאל פעולה תהיה ביוזמתו זמנית כאשר footswitch הוא מדוכא. תהליך ההקלטה יהיה אחרון במשך 10 שניות החל 1 שניות לפני הגירוי.
  10. לספור את פוטנציאל הפעולה לא-מקוון לשתי תקופות 500 אלפיות שניות, אחד לפני ואחד אחרי הגירוי. לחסר כל שינוי בשיעור העלייה החדה במהלך 500 לאחר הגירוי msec מהפעילות הספונטנית שנרשמה במהלך 500 האלפיות השניים לפני ולהמיר את הספירה לקנה המידה המקובלת של / קוצים שלהם על ידי הכפלה על ידי 2.

החלפת 4. Stimulus בSSR

  1. ברגע שfootswitch כבר מופעל, לספק 10% (+) - β-pinene בפיפטה על אנטנות באג המיטה ולהקליט את התגובה לodorant הספציפי הזה במשך 10 שניות, לאחר שטפטף מוסרת.
  2. תווית אחרת פיפטה החדשה עם eucalyptol 0.001% להיבדק. מניחים חתיכה קטנה של נייר סינון עליהם 10 μl של הגירוי יושמה, לפיפטה החדשה.
  3. חכה 2-5 דקות עד שהגירוי הוא vapori לחלוטיןzed בפיפטה הזכוכית. צרף את פיפטה על השקע של זרימת דופק הצינור.
  4. הכנס את קצה פיפטה לתוך החור הקטן של הצינור מכוון את האנטנה. לדכא footswitch ולהתחיל הקלטת 10 שניות.
  5. נתק את פיפטה ולהכין פיפטה אחרת עם eucalyptol 0.01%.
  6. בדוק את כל שאר המנות של eucalyptol (מ0.001% עד 10%) בsensilla המחושים להתבונן התגובות תלויות-מינון. מבחן מרוב לדלל את המינון לפחות לדלל.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

הקלטת Sensillum יחידה היא טכניקת חקירה רבת עוצמה המשמשת במחקרים של אקולוגיה כימית חרקים ופיזיולוגיה עצבית. חוקר את התגובות העצביות של חרקים לתרכובות נדיפות שונות, במיוחד אלה שנחשבו מבחינה אקולוגית הקשורים להישרדות ולהתפתחות של החרקים, לא רק נותן לנו תובנות רבות ערך לתהליך olfaction חרקים, אבל גם פותח אפיקים חדשים ומבטיחים שעלולה להוביל לפיתוח של חומרים כימיים חדשים שימושיים להדברת מזיקים.

באג המיטה המשותף, כמזיקים עירוניים ידועים לשמצה, שבהחלט משך את תשומת לבם של חוקרים רבים. בין תחומי מחקר השונים הקשורים לפשפשים, מנגנון olfaction הוא בעל החשיבות העליונה לאקולוגיה הכימית של חרקים במיטה. מחקרים קודמים תיארו במפורש את הכמות והפצה של סוגים שונים של Sensillum חוש הריח על מיטה שלאנטנות באגים. כפי שניתן לראות באיור 2 א, אנטנות באגים מיטה יש ארבעה מגזרים (SC, PE, F1 ו- F2). רוב sensilla חוש הריח מוצגים בקצה האחורי של השוטון 2 (F2), אבל ההפצה שלהם היא שונה במובהק לכל סוג: sensilla D, כלומר Dα, Dβ וDγ, נמצאים רק בצד הפנימי של אנטנות (איור 2 ג), ואילו sensilla C ו- E (E1 ו- E2) נמצא בשני הצדדים של האנטנות (איור 2). לכן, כדי להבטיח שאנו רושמים את התגובה העצבית של sensilla D, מיקום זהיר של האנטנה הוא חיוני.

מאחר ששתי צורות מיניות של נתח באג מיטתו הדפוס של סוגי sensilla והצד הפנימי של האנטנות שלהם מכילים את כל סוגי sensilla, מיקוד אזור זה עושה את זה הרבה יותר קל לרשום את התגובות הכימיות של כל הסוגים השונים של sensilla בנפרד על האנטנהדואר (איור 3 א). בהקלטה Sensillum יחידה, חוש הריח שונה sensilla להפגין אותות עצביים עם סוגים שונים במובהק פעולה פוטנציאליים ואמפליטודות (איור 3). לדוגמא, sensilla E ידוע יש אחד או שניים נוירונים בפנים, בעוד שבית sensilla סוג D יותר תאי עצב מאשר או E או C sensilla, ייצור פוטנציאל פעולה מסובך יותר מהאחרים כתוצאה. אמפליטודות של התגובות העצביות מsensilla C היא הרבה יותר קטנה מאלה של סוגים האחרים Sensillum.

ברגע שהוקמו קשרי אלקטרודה, ניתן להקליט את התגובות העצביות מכל סוג של Sensillum לכל גירוי המבוססים על הזהות ועוצמתם. עבור חלק מגירויים שאליו חרקים במיטה הם מאוד רגישות, התגובה העצבית יכולה להיות כמה שניות חזקות מאוד ועברו מעבר לסיום הגירוי. לדוגמא, בתגובה ל- 10% (+) - β-pinene, פשפשים הראותגובה חזקה עם שיעור עצום ירי (≥200 קוצים / sec) ודינמיקה זמנית סופר-מתמשך בהשוואה לשליטה עם ממס לבד כגירוי (איור 4 א 'וב'). גירויים שונים יכול לעורר תגובות עצביות שונות לחלוטין מאותו Sensillum והריכוזים שונים של אותו הגירוי הם עשויים להניב תדרי ירי שונים לגמרי. כפי שניתן לראות בתרשים 5, להגדיל את הריכוז של eucalyptol העלה את תדרי הירי מ -30 קוצים / sec ב0.001% עד 240 קוצים / sec ב 10% באופן תלוי מינון.

איור 1
איור 1. תרשים סכמטי המציג את הליך הקיבעון לפשפשים. באג המיטה הוא התייצב על coverslip עם האנטנות קבועות בקלטת. המדגם הורכב ממוקם אז בשלב מגנטי. ההתמצאות והגובה של ג המדגםלהיות מותאם לזווית מתאימה בין אנטנות באג מיטה ואת האלקטרודה ההקלטה. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 2
הפצת איור 2. של sensilla חוש הריח על אנטנות באגים המיטה. תמונה () סריקת אלקטרודה מיקרוסקופ (SEM) של אנטנת באגים מיטה. יש האנטנה ארבעה מגזרים, Sculpus (SC), Pedecel (PE), השוטון הראשון (F1) והשוטון השני (F2). רוב sensilla חוש הריח נמצאים על F2, אם כי כמה sensilla חוש הריח יש גם נמצא על F1, שחשב שקשור לתפקידם של זיהוי פרומו צבירה לבאג המיטה 16. תמונת SEM של הצד החיצוני של F2 (ב '), שבו שוכן olfac C ו- Esensilla הטורים. תמונת SEM של הצד הפנימי של F2, שנמצא לבית כל הסוגים השונים של sensilla חוש הריח (C): D (Dα, Dβ, Dγ), C ו- E אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו .

איור 3
איור 3. אותות עצביים אופייניים סוגים שונים של sensilla חוש הריח על אנטנות באג המיטה של. תמונות () ברזולוציה גבוהה SEM של כל סוג של חוש הריח Sensillum על אנטנות באגים המיטה. (ב) אותות עצביים אופייניים של sensilla חוש הריח שונה לפני החשיפה לגירוי. Dα, Dβ, Dγ וsensilla C, שבית נוירונים חושיים ריח מרובים (OSNs), פוטנציאל פעולה מסובך יותר מאשר תערוכת E1 ו- E2 sensilla, ששיתוףntain רק אחד או שניים OSNs. אמפליטודות של פוטנציאל הפעולה מsensilla C היא הרבה יותר קטנה מאלה בסוגים אחרים Sensillum. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 4
4. תגובה עצבית נציג איור לגירויים שהפשפשים רגישים ל. עקבות איתותים () מראים את התגובה העצבית האופיינית Sensillum חוש הריח (Dγ) לממס, המשמש כשליטה בהקלטת Sensillum היחידה. עקבות האות נקבעות להתחיל 1 שניות לפני נשיפת 0.5 שניות של גירוי. עקבות האות להמשיך להקליט במשך 10 שניות לאחר שיזם את העלים הגירוי. (ב) אות עקבות מראה את התגובה העצבית חזקה מאוד של חוש הריחSensillum (Dγ) לגירוי בוטני, 10% (+) - β-pinene. לאחר נשיפה של (+) - β-pinene מועבר לSensillum Dγ, OSNs שוכנו בתוך Sensillum זה ירה בתדירות גבוהה ודינמי זמניים לטווח ארוך. לבן בר מעל עקבות האות מציין את מרווח 1 שניות לפני חשיפת גירוי, בר האדום מעל העקבות מתאימה למשלוח של העלים גירוי על Sensillum חוש הריח, והפס השחור מעל העקבות מצביע האות נרשמה לאחר סיום עלים גירוי. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 5
איור 5. תגובות נציג תלוי מינון של OSNs לגירויים. שימוש אחר גירוי בוטני, eucalyptol כEXAmple, sensilla Dγ מוצג תגובה תלוית מינון לריכוזים שונים של eucalyptol. כריכוזים עלו מ 0.001% עד 10%, תדרי הירי עלו מ 30 קוצים / sec עד 240 קוצים / sec. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

הטכניקה יחידה Sensillum ההקלטה נעשתה שימוש נרחב בבדיקת התגובות העצביות של חרקים כגון זבובי פירות, יתושים וחרקים במיטה לגירויים כימיים שונים בסביבה. גירויים כימיים אלה לעתים קרובות הם מומסים ובדילול מלא בממס נפוץ כדי להכין מנות שונות של טיפולים. עם זאת, ממסים שונים יכולים לייצר שיעורי שחרור שונים לגמרי לגירויים. מחקרים קודמים על כמה חרקים נחקרו בהרחבה כגון תסיסנית melanogaster, אנופלס gambiae, quinquefasciatus Culex וAedes aegypti לי בדרך כלל משמש שמן פרפין כממס לפזר את הגירויים, כמו חרקים אלה הם רגישים יחסית לפרפין שמן 17-20. שימש גם שמן פרפין במחקרי הקלטת Sensillum קודם לכן יחידים של חרקים במיטה, מאותה הסיבה 14. עם זאת, הממס הנפוץ ביותר לא יכול להיות הטוב ביותר עבור כל מיני חרקים. בCAse של חרקים במיטה, שניהם שמן פרפין וDMSO, שאליו חרקים במיטה גם תערוכה חוסר רגישות, כבר משמש להמסת הגירויים במחקרים שונים 14,15, אבל באותו המינון של גירויים מדוללים בDMSO להופיע לעורר תגובות עצביות חזקות הרבה יותר ב sensilla של חרקים במיטה. לדוגמא R, מומס DMSO - (+) - לימון וS - (-) - לימון תגובות עצביות שנוצרו מ≥70 קוצים / sec מsensilla Dγ על אנטנות באג המיטה, ואילו הלימון מומס שמן פרפין עורר תגובות עצביות של רק ≤25 קוצים / sec מsensilla Dγ. ירידה בתגובות העצביות זה די נפוץ בגירויים שכבר מדולל עם שמן פרפין, ככל הנראה בשל שיעור השחרור איטי של שמן פרפין לעומת DMSO. שיעור שחרור איטי זה מפחית את כמות הגירוי נמסרה על פני השטח של Sensillum ועלול לגרום למסקנה מטעה בנוגע לרגישות של חרקים לsemiochemicals מסוים.

שני STE הקריטינ.ב. לביצוע הקלטת Sensillum היחיד הם הכנה) מדגם 1 ו- 2) הקלטת אות. להכנת המדגם, שכן יש לי הפשפשים רגליים חזקות מאוד ואנטנות באופן פעיל בתנועה, זה מאוד חשוב כדי להסיר את כל הרגליים ולתקוע האנטנות בחוזקה על גבי הקלטת דו צדדית. בתהליך הקלטת האות, לפעמים, זה בלתי אפשרי עבור positionally האלקטרודה להצביע לתוך פיר Sensillum. אם זה המקרה, את האלקטרודה עלולה לנקב את הקצה האחורי של Sensillum, שתמיד נותן איתות מאוד נקייה וברורה עם רעשי רקע מעט מאוד.

כמו שיש נוירונים מרובים שוכנו בD וsensilla סוג C, הוא לעתים קרובות קשה להבחין בין נוירונים בודדים המבוססים על העוצמות והצורות של פוטנציאל הפעולה מיוצר בSSR. עם זאת, זה עדיין אפשרי לראות הבדלים בתגובות של באג המיטה לגירויים שונים המבוססים על תדירות הירי המשולבת של כל תאי העצב באותו יםensillum. באופן תיאורטי, פשפשים רגישים לגירויים מסוימים עם גירוי חזק בזמן רגיש לגירויים אחרים עם גירוי חלש באותו המינון. מחקרים נוספים שילוב בדיקות התנהגות ומידע של התגובה העצבית שלהם לגירויים אלה ולכן לספק מידע משמעותי על semiochemicals אקולוגי קשור לפשפשים.

במחקר זה, אנחנו גם השתמשנו בטכניקת SSR כדי לבדוק את התגובות העצביות של sensilla חוש הריח למינונים שונים של גירויים. אנו נצפו דפוס תלוי-מינון בתגובות העצבית של באג המיטה לכימיקלים שונים. עם זאת, בהתחשב בסביבה המורכבת פשפשים לחיות ב, המינון בפועל של נדיפים נתקלו בבאגים מיטה בסביבת הרגילה שלהם יהיה נמוך מאוד. כתוצאה מכך, semiochemicals שיעורר תגובה עצבית חזקה במינונים נמוכים עד 01:10 5 V / V ו01:10 4 V / V נוטה יותר להיות משמעותי מבחינה ביולוגית לחרקים במיטה מאשר לא כימיקלים אחריםכובע לתפקד רק במינונים גבוהים. לכן, אלה semiochemicals הפועלים במינונים נמוכים ככל הנראה לשחק תפקיד חשוב בchemoreception של חרקים במיטה, מסייע להם לאתר מארח או להימנע מגורמים שליליים, וכך לספק הדרכה שימושית בהקרנה למבטיחה משיכה באג המיטה או דוחי לשימוש ב שתי מעבדה ומבחני שדה.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Tungsten wire A-M SYSTEMS #716500 Used for preparing the electrode
KNO2 Sigma #310484 Used for sharpening the tungsten wire
AC Power Supply BK Precision 1653A Providing the voltage in sharpening the tungsten wire
Leica Z6 APO Microscope Leica 10447424 Used for observing the sensilla on antennae
Simulus controller Syntech CS-55 Used for controlling the stimulus application
4-Channel USB Acquisition Controller Syntech IDAC-4 Real-time on screen display of all signals before and during recording
Light Source SCHOTT A20500 Providing light sources for observation
Micromanupulator Leica 115378 Used for minor movement of electrode
Speaker Juster 95a Connected with Acquisition Controller IDAC-4 and providing sound for the signal
Magnetic stand Narishige GJ-1 Used to hold the reference electrode, stablized bed bug and stimulus delivery tube
TMC Vibration Isolation Table TMC 63-500 Used for isolating the vibration from the equipments
Coverslip Tedpella 2225-1 Used for holding the bed bug
Double-sided Tape 3M XT6110 Used for stablizing the bed bug on the coverclip
Dental Wax Dentakit DK-R012 Used for supporting the coverclip where bed bug is stablized 

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Bartonicka, T., Gaisler, J. Seasonal dynamics in the numbers of parasitic bugs (Heteroptera, Cimicidae): a possible cause of roost switching in bats (Chiroptera, Vespertilionidae). Parasitol Res. 100, (6), 1323-1330 (2007).
  2. Thomas, I., Kihiczak, G. G., Schwartz, R. A. Bed bug bites: a review. Int J Dermatol. 43, (6), 430-433 (2004).
  3. Anderson, A. L., Leffler, K. Bed bug infestations in the news: a picture of an emerging public health problem in the United States. J Environ Health. 70, (9), 24-27 (2008).
  4. Boase, C. Bed bugs (Hemiptera: Cimicidae): an evidence-based analysis of the current situation. Sixth international conference on urban pests. OOK-Press Kft. Robinnson, W., Bajomi, D. Budapest, Hungary, (2008).
  5. Doggett, S. L., Geary, M. J., Russell, R. C. The Resurgence of bed bugs in Australia: with notes on their ecology and control. Environ Health. 4, (2), 30-38 (2004).
  6. Ter Poorten, M. C., Prose, N. S. The return of the common bedbug. Pediatr Dermatol. 22, (3), 183-187 (2005).
  7. Yoon, K. S., Kwon, D. H., Strycharz, J. P., Craig, S., Lee, S. H., Clark, J. M. Biochemical and molecular analysis of deltamethrin resistance in the common bed bug (Hemiptera: Cimicidae). J Med Entomol. 45, (6), 1092-1101 (2008).
  8. Wang, L., Xu, Y., Zeng, L. Resurgence of bed bugs (Hemiptera: Cimicidae) in mainland China. Fla Entomol. 96, (1), 131-136 (2013).
  9. Haynes, K. F., Potter, M. F. Recent progress in bed bug management. Advanced technologies for managing insect pests. Ishaaya, I., Palli, S. R., Horowitz, A. R. Springer. New York. 269-278 (2013).
  10. Carey, A. F., Carlson, J. R. Insect olfaction from model systems to disease control. Proc Natl Acad Sci. 108, (32), 12987-12995 (2011).
  11. Leal, W. S. Odorant reception in insects: roles of receptors, binding proteins, and degrading enzymes. Annu Rev Entomol. 58, 373-391 (2013).
  12. Den Otter, C. J., Behan, M., Maes, F. W. Single cell response in female Pieris brassicae. (Lepidoptera: Pieridae) to plant volatiles and conspecific egg odours. J Insect Physiol. 26, (7), 465-472 (1980).
  13. Levinson, H. Z., Levinson, A. R., Muller, B., Steinbrecht, R. A. Structural of sensilla, olfactory perception, and behavior of the bed bug, Cimex lectularius., in response to its alarm pheromone. J Insect Physiol. 20, (7), 1231-1248 (1974).
  14. Harraca, V., Ignell, R., Löfstedt, C., Ryne, C. Characterization of the antennal olfactory system of the bed bug (Cimex lectularius). Chem Senses. 35, (3), 195-204 (2010).
  15. Liu, F., Haynes, K. F., Appel, A. G., Liu, N. Antennal olfactory sensilla responses to insect chemical repellents in the common bed bug, Cimex lectularius. J Chem Ecol. 40, (6), 522-533 (2014).
  16. Olson, J. F., Moon, R. D., Kells, S. A., Mesce, K. A. Morphology, ultrastructure and functional role of antennal sensilla in off-host aggregation by the bed bug, Cimex lectularius. Arthropod Struct Dev. 43, (2), 117-122 (2014).
  17. Bruyne, M., Foster, K., Carlson, J. R. Odor coding in the Drosophila antenna. Neuron. 30, (2), 537-552 (2001).
  18. Qiu, Y. T., Loon, J. J. A., Takken, W., Meijerink, J., Smid, H. M. Olfactory coding in antennal neurons of the malaria mosquito, Anopheles gambiae. Chem Senses. 31, (9), 845-863 (2006).
  19. Ghaninia, M., Ignell, R., Hansson, B. S. Functional classification and central nervous projections of olfactory receptor neurons housed in antennal trichoid sensilla of female yellow fever mosquito, Aedes aegypti. Eur J Neurosci. 26, (6), 1611-1623 (2007).
  20. Hill, S. R., Hanson, B. S., Ignell, R. Characterization of antennal trichoid sensilla from female southern house mosquito, Culex quinquefasciatus Say. Chem Senses. 34, (3), 231-252 (2009).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics