Summary

Elektrophysiologische Aufnehmen von<em> Drosophila</em> Labellar Geschmack Sensillen

Published: February 26, 2014
doi:

Summary

Dieses Protokoll beschreibt extrazellulären Aufnahme der Aktionspotentialantworten durch labellar Geschmack Neuronen in Drosophila gefeuert.

Abstract

Die periphere Geschmack Reaktion der Insekten können kraftvoll mit elektrophysiologischen Methoden untersucht werden. Die hier beschriebene Methode ermöglicht es dem Forscher, Geschmacks Antworten direkt und quantitativ zu messen, was die sensorischen Input, dass die Insektennervensystem erhält von Geschmack Reize in seiner Umgebung. Dieses Protokoll beschreibt alle wichtigen Schritte bei der Durchführung dieser Technik. Die kritischen Schritte in die Montage eines Elektrophysiologie-rig, wie die Auswahl der notwendigen Ausrüstung und eine geeignete Umgebung für die Aufnahme, abgegrenzt werden. Wir beschreiben auch, wie man für die Aufnahme durch entsprechende Referenz-und Aufzeichnungselektroden vorzubereiten und Geschmacksstoff-Lösungen. Wir beschreiben im Detail die für die Herstellung des Insekten durch Einsetzen einer Glasreferenzelektrode in die Fliege um den Rüssel zu immobilisieren verwendete Methode. Wir zeigen Spuren der elektrischen Impulse durch Geschmack Neuronen in Reaktion auf eine Zucker-und eine bittere Verbindung gefeuert. Aspekte des Protokolls sind Technically Herausforderung und wir auch eine umfangreiche Beschreibung von einigen gemeinsamen technischen Herausforderungen, die auftreten können, wie der Mangel an Signal-oder übermäßiges Rauschen in das System, und mögliche Lösungen. Die Technik stößt an ihre Grenzen, wie zum Beispiel die Unfähigkeit, zeitlich komplexe Reize liefern, beachten Hintergrund Brennen unmittelbar vor der Auslieferung Stimulus oder verwenden wasserunlösliche Verbindungen bequem Geschmack. Trotz dieser Einschränkungen ist diese Technik (einschließlich geringfügige Änderungen im Protokoll Bezug genommen) ein Standard, breit akzeptiertes Verfahren für die Aufzeichnung von Drosophila neuronalen Antworten auf Verbindungen zu probieren.

Introduction

Der Geschmackssinn kann ein Insekt eine breite Palette von lösliche Chemikalien zu erkennen und spielt eine wichtige Rolle bei der Akzeptanz einer nahrhaften Substanz oder die Ablehnung eines schädlichen oder giftigen ein. Geschmack ist auch gedacht, um eine Rolle bei der Partnerwahl spielen, durch den Nachweis von Pheromonen 1-5. Diese wichtige und vielfältige Funktionen haben das Insekt Geschmack System ein überzeugendes Ziel von Ermittlungen, wie sensorische Systeme übersetzen Umweltreize in relevante Verhaltens Ausgänge gemacht.

Die Primäreinheit der Drosophila melanogaster Geschmack System ist der Geschmack Haar oder Sensillum. Moleküle geben Sie die Sensillum über eine Poren an seiner Spitze 2,6. Sensillen auf der Lippe, der Beine, der Flügel-Marge und des Rachens 6 gefunden. Auf der Lippe, wird die Anzahl und Lage der Sensillen stereotyp. Es gibt drei Klassen von morphologischen Sensillen je nach Länge: die Länge (L), Mittelstufe (I) und kurze (S ) Sensillen 7,8. Jeder Sensillum enthält entweder zwei (I-Typ) oder vier (L-und S-Typ) Geschmacksrezeptorzellen (KNS) 9. Verschiedene KNS reagieren auf verschiedene Kategorien von Geschmack Reize: bitter, Zucker, Salz und Osmolarität 7,10 und Express unterschiedliche Untergruppen von Geschmacksrezeptoren 8,11-13. Nur I und S-Typ-Sensillen enthalten Bitter-responsive KNS 8,10. Die KNS Projekt auf die Unterschlundganglion Ganglion (SOG) und deren Aktivierung durch Geschmacksmoleküle auf den höheren zentralen Nervensystems für die Decodierung weitergeleitet, was zu einer Verhaltensreaktion 6. Die relativ kleine Zahl von Neuronen und die Zugänglichkeit für Molekular-und Verhaltensanalyse machen den Geschmack Drosophila-System ein hervorragendes Modell für die Untersuchung von Geschmacks-Systeme im Allgemeinen. Die relative Leichtigkeit, mit der das System über genetische Mutation oder der GAL4-UAS Expressionssystem manipuliert werden, dient auch als ein wertvolles Werkzeug 14,15.

NHALT "> Da diese Sensillen ragen aus der Oberfläche der Lippe, machen sie hervorragende Ziele für die Elektrophysiologie. Das Brennen der KNS kann mit extrazellulären Aufnahme überwacht werden. Historisch gesehen, die Seitenwand-Aufzeichnungsverfahren, das eine Glaselektrode in die eingelegte verwendet Sensillum neuronale Aktivität aufzuzeichnen, 26 verwendet. Jedoch ist dieses Verfahren technisch schwierig zu führen, und es ist schwierig, lange von jedem Präparat aufzunehmen. Die Spitze-Aufzeichnungsverfahren, das die Reaktion der Neuronen mit einer Elektrode Maßnahmen, gleichzeitig liefert ein Geschmacksträger ist, da die Methode der Wahl 9,16 zu werden. Es wurde verwendet, um den Geschmack System von Drosophila melanogaster 8,10,17,18 sowie eine Reihe von anderen Insektenarten 19-23 zu untersuchen. Es hat wurde durch die Entwicklung der tastePROBE Verstärker, der eine der wichtigsten Nachteile der Spitze-Aufzeichnungsverfahren durch Kompensation erleichtert wandDie große Potentialdifferenz zwischen der Bezugselektrode und der Insekten Sensillum, so dass die GRN Aktionspotentiale ohne übermäßige Verstärkung oder Filterung 24 aufgezeichnet werden. Eine weitere wichtige Entwicklung war die Verwendung von Citrat als tricholine der Aufnahme Elektrolyt 25. TCC unterdrückt Antworten von der Osmolarität empfindlichen GRN und nicht stimulieren die salzempfindlichen GRN, so dass Reaktionen, die durch bittere Geschmacksstoffe und Zucker erzeugt viel einfacher zu analysieren 25.

Hier beschreiben wir, wie Spitze Aufnahme von Drosophila labellar Sensillen ist derzeit in der Carlson Labor durchgeführt. Dieses Protokoll wird erklären, wie man einen geeigneten Elektrophysiologie rig, wie die Fliege vorzubereiten, und wie man Geschmack Aufnahmen durchführen zu etablieren. Auch bei der Verwendung dieses Wir präsentieren einige durch die Aufnahme von Teilmengen von Drosophila Sensillen, sowie einige häufig auftretende Probleme und mögliche Lösungen, die auftreten können, erhalten repräsentative DatenTechnik.

Protocol

Das folgende Protokoll erfüllt alle Richtlinien der Tierpflege von der Yale University. 1. Reagenzien und Vorbereitung der Ausrüstung Aufnahmegeräte-Setup (Abbildung 1A). Wählen Sie einen Raum für Rig-Setup, das frei von großen Schwankungen der Temperatur und Luftfeuchtigkeit und auch aus Quellen von elektrischen und mechanischen Geräusche, wie Kühlschränke und Zentrifugen getrennt ist. <img alt="Figur …

Representative Results

Fig. 5A zeigt die Antwort eines L Sensillum zu einem Zucker, Saccharose. Das gleiche Sensillum nicht zu einem bitteren Verbindung reagieren, Berberin. 5B zeigt, dass ein I-Typ Sensillum, die einen bitteren responsive Neuron enthält, zeigt größere Amplitude Spitzen in Reaktion auf Berberin und kleinere Amplitudenspitzen in Reaktion auf Saccharose. L Sensillen einen minimalen Hintergrund Reaktion auf die Lösungsmittelkontrolle, TCC anzuzeigen, während ich Sensillen praktisch keine Re…

Discussion

Labellar sensilla unterscheiden sich in der Leichtigkeit der Aufnahme aufgrund von Unterschieden in der Morphologie und Anatomie Organisation. Manchmal ist ein Sensillum auf keine Geschmacksstoffe reagieren, auch eine, die dafür bekannt ist, eine positive Antwort zu entlocken. Die Häufigkeit, mit der dies geschieht, hängt von der Aktivität Sensillum. L Sensillen sind durchweg ansprechend und sind relativ einfach, aufgrund ihrer Länge zugreifen. Im Allgemeinen sind die S Sensillen konsequent reagiert, aber ihre kurz…

Offenlegungen

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Diese Arbeit wurde durch ein Promotions NRSA Zuschuss 1F31DC012985 (RD) und NIH Zuschüsse an JC unterstützt

Wir danken Herrn Dr. Weiss Linnea für hilfreiche Kommentare zum Manuskript, Dr. Joseph Ryan um Hilfe Kompilieren Zahlen danken und Dr. Frederic Marion-Poll für hilfreiche technische Beratung. Wir würden auch gerne die hilfreichen Kommentare von vier Rezensenten bestätigen.

Materials

Stereo Zoom Microscope Olympus  SZX12 DFPLFL1.6x PF eyepieces: WHN10x-H/22 capable of ~150x magnification with long working distance table mount stand
Anti-vibration Table Kinetic Systems BenchMate2210
Micromanipulators Narishige NMN-21
Magnetic stands ENCO Model #625-0930
Reference Electrode Holder Harvard Apparatus ESP/W-F10N Can be mounted on 5ml serological pipette for extended range
 Silver Wire World Precision Instruments AGW1510 0.3-0.5mm diameter
Retort Stand generic
Outlet Plastic Tube generic, 1cm diameter
Flexible Plastic Tubing Nalgene  8000-0060 VI grade 1/4 in internal diameter 
500 ml Conical Flask generic,  with side arm
Aquarium Pump Aquatic Gardens Airpump 2000
Fiber Optic Light Source Dolan-Jenner Industries Fiber-Lite 2100
White Card/Paper Whatman 1001-110
Digital Acquisition System Syntech IDAC-4 Alternative: National Instruments NI-6251  
Headstage Syntech DTP-1 Tasteprobe
Tasteprobe Amplifier Syntech DTP-1 Tasteprobe
Alligator Clips Grainger 1XWN7 Any brand is fine
Insulated Electrical Wire Generic
Gold Connector Pins World Precision Instruments 5482
Personal Computer Dell  Vostro Check for compatibility with digital acquisition system and software
Acquisition Software Syntech Autospike Autospike works with IDAC-4; alternatively, use Labview with NI-6251
Aluminum Foil and/or Faraday Cage Electro-magnetic noise shielding
Borosilicate Glass Capillaries World Precision Instruments 1B100F-4
Pipette Puller Sutter Instrument Company Model P-87 Flaming/Brown Micropipette Puller
Beadle and Ephrussi Ringer Solution See recipe in protocol section
Tricholine citrate, 65%  Sigma T0252-100G
Stereo Microscope Olympus VMZ 1x-4x Capable of 10x-40x magnification
Ice Bucket Generic
p200 Pipette Tips Generic
Spinal Needle Terumo SN*2590
1ml Syringe Beckton-Dickenson 301025
Fly Aspirator Assembled from P1000 pipette tips, flexible plastic tubing, and mesh
Modeling Clay Generic
Forceps Fine Science Tools By Dumont 11252-00 #5SF (super-fine tips)
10ml Syringe  Beckton-Dickinson 301029
Plastic Tubing Tygon R-3603

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Diesen Artikel zitieren
Delventhal, R., Kiely, A., Carlson, J. R. Electrophysiological Recording From Drosophila Labellar Taste Sensilla. J. Vis. Exp. (84), e51355, doi:10.3791/51355 (2014).

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