على<em> في المختبر</em> إعداد والحث على تسجيل البرامج موتور تغذية مع الحركات الفسيولوجية في<em> Aplysia californica</em
Summary
وصفنا تقنية لتسجيل خارج الخلية وتحفيز من الأعصاب والعضلات، والخلايا العصبية التي تم تحديدها الفردية<em> في المختبر</em> مع طلب ومراقبة أنواع مختلفة من السلوكيات التغذية في الجهاز تغذية<em> Aplysia</em>.
Abstract
تعدد الوظائف، قدرة هيكل واحد الطرفية لتوليد متعددة، والسلوكيات المتميزة 1، يسمح الحيوانات على التكيف بسرعة مع تغير تصرفاتهم البيئات. والرخوي البحري Aplysia californica يوفر نظام لين العريكة لدراسة تعدد الوظائف. أثناء الرضاعة، Aplysia يولد العديد من أنواع متميزة من السلوكيات باستخدام جهاز تغذية نفسه، كتلة الشدق. العقدة التي تتحكم في هذه السلوكيات تحتوي على عدد من الخلايا العصبية، التي تم تحديدها كبيرة التي يمكن الوصول إليها لدراسة الكهربية. وقد وصفت نشاط هذه الخلايا العصبية الحركية في برامج التي يمكن تقسيمها إلى نوعين، برامج ابتلاعي وegestive، استنادا إلى توقيت النشاط العصبي الذي يؤدي إلى انغلاق النسبي الممسك الغذائية إلى أن النشاط العصبي أو يطيل أمد تتراجع في الممسك 2. ومع ذلك، في العقد المعزولة، وحركات العضلات التي من شأنها أن تنتج هذه السلوكيات غائبة، مما يجعل منمن الصعب أن تكون على يقين ما إذا كانت البرامج هي المحرك لاحظ يرتبط من السلوكيات الحقيقية. في تسجيلات الجسم الحي، الأعصاب والعضلات قد تم الحصول عليها الموافق برامج التغذية 2،3،4، ولكن من الصعب جدا لتسجيل مباشرة من الخلايا العصبية الفردية 5. بالإضافة إلى ذلك، في الجسم الحي، يمكن ابتلاعي برامج تقسيمها الى مزيد من لدغ ويبتلع 1،2، وهو التمييز الذي جعل من الصعب في معظم موضح سابقا في الأعمال التحضيرية المختبر.
وعلقت كتلة إعداد الشدق (الشكل 1) يسد الفجوة بين العقد المعزولة والحيوانات سليمة. في هذا الإعداد، والسلوكيات ابتلاعي – بما في ذلك كل من العض والبلع – يمكن والسلوكيات egestive (الرفض) أثارت، في نفس الوقت الذي يمكن تسجيلها من الخلايا العصبية الفردية وتحفيز استخدام الأقطاب الكهربائية خارج الخلية 6. يمكن تغذية الحركات المرتبطة بهذه السلوكيات المختلفة تكون RECORدائرة التنمية الاقتصادية، كميا، وتتصل اتصالا مباشرا البرامج الحركية. البرامج الحركية في إعداد الشامل الشدق علقت تبدو أكثر مماثلة لتلك التي لوحظت في الجسم الحي من برامج والمحركات أثارت في العقد المعزولة. وهكذا، يمكن للبرامج في هذا المحرك تكون أكثر استعدادا تتعلق مباشرة في السلوك الجسم الحي، وفي الوقت نفسه، الخلايا العصبية الفردية في متناول تسجيل والتحفيز مما كانت عليه في الحيوانات سليمة. بالإضافة إلى ذلك، كما يمكن خطوة وسيطة بين العقد المعزولة والحيوانات سليمة والنتائج من كتلة الشدق المساعدات في تفسير البيانات التي تم الحصول عليها في بيئات أكثر انخفاض كل من وسليمة أكثر. وعلقت كتلة إعداد الشدق هو أداة مفيدة لتحديد خصائص التحكم العصبي في تعدد الوظائف في Aplysia.
Protocol
Representative Results
Discussion
وقد تميزت الأعمال السابقة Aplysia البرامج الحركية في الحيوانات سليمة وانخفاض في الأعمال التحضيرية، مثل العقد المعزولة. في الحيوان سليمة، على الرغم من التسجيلات قد تم الحصول عليها من الخلايا العصبية الفردية 5، مثل هذه التجارب هي صعبة للغاية، ولا يمكن أن يتم ن?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وأيد هذا البحث من قبل المعاهد الوطنية للصحة منح NS047073 وNSF DMS1010434 المنحة.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Sodium chloride | Fisher Scientific | S671 | Biological, Certified |
| Potassium chloride | Fisher Scientific | P217 | Certified ACS |
| Magnesium chloride hexahydrate | Acros Organics | 19753 | 99% |
| Magnesium sulfate heptahydrate | Fisher Scientific | M63 | Certified ACS |
| Calcium chloride dihydrate | Fisher Scientifc | C79 | Certified ACS |
| Glucose (dextrose) | Sigma-Aldrich | G7528 | BioXtra |
| MOPS buffer | Acros Organics | 17263 | 99% |
| Carbachol | Acros Organics | 10824 | 99% |
| Sodium hydroxide | Fisher Scientific | SS255 | Certified |
| Hydrochloric acid | Fisher Scientific | SA49 | Certified |
| Single-barreled capillary glass | A-M Systems | 6150 | |
| Flaming-Brown micropipette puller model P-80/PC | Sutter Instruments | Filament used: FT345B | |
| Enamel coated stainless steel wire | California Fine Wire | 0.001D, coating h | |
| Household Silicone II Glue | GE | ||
| Duro Quick-Gel superglue | Henkel corp. | ||
| A-M Systems model 1700 amplifier | A-M Systems | Filter settings: 300-500 Hz nerves,10-500 Hz I2 muscle | |
| Pulsemaster Multi-Channel Stimulator | World Precision Instruments | A300 | |
| Stimulus Isolator | World Precision Instruments | A360 | |
| AxoGraph X | AxoGraph Scientific | ||
| Veeder-Root Totalizing Counter | Danaher | C342-0562 | |
| Gold Connector Pins | Bulgin | SA3148/1 | |
| Gold Connector Sockets | Bulgin | SA3149/1 | |
| Sylgard 184 Silicone Elastomer | Dow Corning | ||
| 100 x 50 mm Crystalizing Dish | Pyrex | ||
| High Vacuum Grease | Dow Corning | ||
| Pipet Tips | Fisher Scientific | 21-375D | |
| Minutien Pins | Fine Science Tools | 26002-10 | |
| Modeling Clay | Sargent Art | 22-4400 | |
| Silk Sutures | Ethicon | K89OH | |
| Whisper Air Pump | Tetra | 77849 | |
| Aquarium Tubing | Eheim | 7783 | 12/16 mm |
| Elite Airstone | Hagen | A962 | |
| Vannas Spring Scissors | Fine Science Tools | 15000-08 | |
| Dumont #5 Fine Forceps | Fine Science Tools | 11254-20 | |
| Yaki Sushi Nori Seaweed | Rhee Bros | ||
| Kimwipes | Kimberly-Clark | 34155 |
References
- Neustadter, D. M., Herman, R. L., Drushel, R. F., Chestek, D. W., Chiel, H. J. The kinematics of multifunctionality: comparisons of biting and swallowing in Aplysia californica. J. Exp. Biol. 210, 238-260 (2007).
- Morton, D. W., Chiel, H. J. In vivo buccal nerve activity that distinguishes ingestion from rejection can be used to predict behavioral transitions in Aplysia. J. Comp. Physiol. A. 172, 17-32 (1993).
- Hurwitz, I., Neustadter, D., Morton, D. W., Chiel, H. J., Susswein, A. J. Activity patterns of the B31/B32 pattern initiators innervating the I2 muscle of the buccal mass during normal feeding movements in Aplysia californica. J. Neurophys. 75, 1309-1326 (1996).
- Cullins, M. J., Chiel, H. J. Electrode fabrication and implantation in Aplysia californica for multi-channel neural and muscular recordings in intact, freely behaving animals. J. Vis. Exp. (40), e1791 (2010).
- Warman, E. N., Chiel, H. J. A new technique for chronic single extracellular recording in freely behaving animals using pipette electrodes. J. Neurosci. Methods. 57, 161-169 (1995).
- Lu, H., Chestek, C. A., Shaw, K. M., Chiel, H. J. Selective extracellular stimulation of individual neurons in ganglia. J. Neural Eng. 5, 287-309 (2008).
- Church, P. J., Lloyd, P. E. Expression of diverse neuropeptide cotransmitters by identified motor neurons in Aplysia. J. Neurosci. 11, 618-625 (1991).
- Church, P. J., Lloyd, P. E. Activity of multiple identified motor neurons recorded intracellularly during evoked feedinglike motor programs in Aplysia. J. Neurophys. 72, 1794-1809 (1994).
- Nargeot, R. N., Baxter, D. A., Byrne, J. H. Contingent-dependent enhancement of rhythmic motor patterns: an in vitro analog of operant conditioning. J. Neurosci. 17, 8093-8105 (1997).
- Kandel, E. R. . Behavioral biology of Aplysia. , (1979).
- Scott, M. L., Govind, C. K., Kirk, M. D. Neuromuscular organization of the buccal system in Aplysia californica. J. Comp. Neurol. 312, 207-222 (1991).
- Susswein, A. J., Rosen, S. C., Gapon, S., Kupfermann, I. Characterization of buccal motor programs elicited by a cholinergic agonist applied to the cerebral ganglion of Aplysia californica. J. Comp. Physiol. A. 179, 509-524 (1996).
- Kupfermann, I. Feeding behavior in Aplysia: A simple system for the study of motivation. Behav. Biol. 10, 1-26 (1974).
- Morton, D. W., Chiel, H. J. The timing of activity in motor neurons that produce radula movements distinguishes ingestion from rejection in Aplysia. J. Comp. Physiol. A. 173, 519-536 (1993).
- Weiss, K. R., Chiel, H. J., Koch, U., Kupfermann, I. Activity of an identified histaminergic neuron, and its possible role in arousal of feeding behavior in semi-intact Aplysia. J. Neurosci. 6, 2403-2415 (1986).
- Jing, J., Weiss, K. R. Generation of variants of a motor act in a modular and hierarchical motor network. Curr. Biol. 15, 1712-1721 (2005).
- Jing, J., Weiss, K. R. Neural mechanisms of motor program switching in Aplysia. J. Neurosci. 21, 7349-7362 (2001).
- Morgan, P. T., Jing, J., Vilim, F. S., Weiss, K. R. Interneuronal and peptidergic control of motor pattern switching in Aplysia. J. Neurophysiol. 87, 49-61 (2002).
- Jing, J., Cropper, E. C., Hurwitz, I., Weiss, K. R. The construction of movement with behavior-specific and behavior-independent modules. J. Neurosci. 24, 6315-6325 (2004).
