आज़ादी कीड़े चलने के मस्तिष्क में कोशिकी वायर Tetrode रिकॉर्डिंग
Summary
हम पहले हमें सीमित तिलचट्टे की व्यक्तिगत इकाइयों में गतिविधि पर नजर रखने के लिए अनुमति देता है कि तिलचट्टा दिमाग की केंद्रीय परिसर में tetrode तारों दाखिल के लिए एक तकनीक विकसित की है. यहाँ हम हमें भी स्वतंत्र रूप से कीड़े बढ़ने में मस्तिष्क गतिविधि को रिकॉर्ड करने की अनुमति देता है कि तकनीक का एक संशोधित संस्करण प्रस्तुत करते हैं.
Abstract
कीट मोटर नियंत्रण में मस्तिष्क गतिविधि की भूमिका में बढ़ती रुचि हम कीड़े प्राकृतिक व्यवहार प्रदर्शन करते हुए तंत्रिका गतिविधि पर नजर रखने के लिए सक्षम होने की आवश्यकता है. एक सीमित तिलचट्टा कर दिया है या बदल चलने की गति, जबकि हम पहले एक साथ हमें कई न्यूरॉन्स से गतिविधि को रिकॉर्ड करने की अनुमति दी है कि तिलचट्टा दिमाग की केंद्रीय परिसर में tetrode तारों दाखिल के लिए एक तकनीक विकसित की है. एक प्रमुख अग्रिम जबकि, सीमित तैयारी सीमित व्यवहार करने के लिए पहुँच प्रदान करते हैं और अक्सर आज़ादी से पशुओं बढ़ने में होती है कि प्रतिक्रिया प्रक्रियाओं की कमी है. हम अब हमें वे एक क्षेत्र में चलने के लिए और, मोड़ चढ़ाई या सुरंग खोदने के द्वारा बाधाओं से निपटने के रूप में स्वतंत्र रूप से तिलचट्टे हिलाने की केंद्रीय परिसर से रिकॉर्ड करने की अनुमति देता है कि तकनीक का एक संशोधित संस्करण प्रस्तुत करते हैं. उच्च गति वीडियो और क्लस्टर काटने के साथ युग्मित, हम अब स्वतंत्र रूप से व्यवहार कर कीड़े के आंदोलन के विभिन्न मापदंडों के मस्तिष्क की गतिविधियों को संबंधित कर सकते हैं.
Introduction
कीट इसके तहत चारों ओर सुरंग बारी, या बाधाओं पर चढ़ाई करने का कारण है कि वस्तुओं के साथ एक क्षेत्र और सौदों में चलता है के रूप में यह लेख, केंद्रीय जटिल तिलचट्टा, Blaberus discoidalis की (सीसी) के भीतर न्यूरॉन्स से रिकॉर्डिंग के लिए एक सफल प्रणाली का वर्णन करता है. तार भी फलस्वरूप व्यवहार में बदलाव के साथ आसपास के neuropil में गतिविधि पैदा करने के लिए एक उत्तेजक से जुड़ा जा सकता है.
पिछले एक दशक में काफी ध्यान कीट व्यवहार को नियंत्रित करने में मस्तिष्क के विभिन्न क्षेत्रों द्वारा निभाई गई भूमिकाओं में निर्देशित किया गया है. यह ध्यान देने की ज्यादातर सामूहिक केंद्रीय परिसर (सीसी) के रूप में भेजा जाता है कि midline मस्तिष्क neuropils की ओर निर्देशित किया गया है. प्रगति व्यवहार में सीसी की भूमिका के बारे में सवाल को निशाना बनाने की तकनीक के विभिन्न किस्मों का एक परिणाम के रूप में बनाया गया है. उन तकनीकों behavi के साथ मिलकर मुख्य रूप से ड्रोसोफिला में neurogenetic जोड़तोड़, से लेकर,सीसी और behaviorally प्रासंगिक मापदंडों को उस गतिविधि से संबद्ध करने के प्रयास के भीतर तंत्रिका गतिविधि पर नजर रखने कि electrophysiological तकनीकों को मौखिक विश्लेषण 1-3,.
Electrophysiological तकनीकों अक्सर बहु चैनल जांच 10,11 के साथ, व्यक्ति की पहचान की न्यूरॉन्स 4-9 और कोशिकी रिकॉर्डिंग से intracellular रिकॉर्डिंग में शामिल हैं. इन दोनों तकनीकों के पूरक हैं. तेज इलेक्ट्रोड या पूरे सेल पैच के साथ intracellular रिकॉर्डिंग की पहचान की न्यूरॉन्स पर बहुत विस्तृत डेटा प्रदान करता है, लेकिन एक बार में एक या दो कोशिकाओं तक ही सीमित है, सीमित या कोई आंदोलन की आवश्यकता है, और समय की अपेक्षाकृत कम अवधि के लिए रखा जा सकता है. कोशिकी रिकॉर्डिंग आसानी से संयम की आवश्यकता नहीं है, स्थापित कर सकते हैं, और घंटे के लिए रखा जा सकता है. मल्टी चैनल tetrodes और क्लस्टर काटने के साथ, न्यूरॉन्स की काफी बड़ी आबादी एक साथ 9,12 विश्लेषण किया जा सकता है. जबकि पूरे सेल patcज सफलतापूर्वक सीमित कीड़े 13 में इस्तेमाल किया गया है, हम वे आगे आंदोलन के लिए बाधाओं से निपटने के रूप में हमें आज़ादी कीड़े बर्ताव में समय की लंबी अवधि के लिए मस्तिष्क में तंत्रिका गतिविधि रिकॉर्ड करने की अनुमति है कि तकनीक के लिए एक की जरूरत है कि वहाँ भी महसूस करते हैं.
नीचे कीट चलता रहता है और ऊपर बाउंस और के रूप में रिकॉर्ड करने की आवश्यकता कोशिकी रिकॉर्डिंग तरीकों की ओर धकेल दिया. हम व्यावसायिक रूप से उपलब्ध 16 चैनलों सिलिकॉन जांच 11 से रोका तैयारी में अच्छी सफलता रिकॉर्डिंग पड़ा है, लेकिन यहां तक कि बड़े तिलचट्टे के छोटे आकार जांच शरीर से दूर रखा जा करने का मतलब है कि. यही है, जांच के दांतों की विनम्रता के साथ मिलकर, एक मुक्त चलने की तैयारी के लिए उन्हें अनुपयुक्त बना दिया. पिछले दो परियोजनाओं में, हम इसी तरह की रिकॉर्डिंग गुणों को पूरा करने के लिए एक tetrode गठन ठीक तारों के बंडल थे, लेकिन एक और अधिक मजबूत व्यवस्था में. ये tetrode बंडलों हमें सीमित तिलचट्टे से रिकॉर्ड करने के लिए अनुमति दी एकगति 14 घूमना और एक छड़ी के साथ 10 स्पर्शतंतु संपर्क से उत्पन्न व्यवहार मोड़ में परिवर्तन करने के लिए सीसी इकाई गतिविधि से संबंधित घ.
इन सीमित तैयारी की गई है और होना जारी रहेगा के रूप में उपयोगी के रूप में, वे कुछ सीमाएँ पेश करते हैं. सबसे पहले, कीट प्रदर्शन कर सकते हैं कि व्यवहार एक विमान को सीमित कर रहे हैं. यही कारण है कि हम आसानी से चलने की गति या मोड़ में परिवर्तन पैदा कर सकता है, लेकिन चढ़ाई और सुरंग खोदने कार्रवाई में कम से कम ठेठ पगहा व्यवस्था के साथ संभव नहीं थे. दूसरा, हमारे सीमित तैयारी "खुला लूप" हैं. यही कारण है कि वे सिस्टम को सामान्य आंदोलन से संबंधित प्रतिक्रिया के लिए अनुमति नहीं है. तिलचट्टा हमारे पगहा पर दिया इस प्रकार, अपने दृश्य दुनिया के हिसाब से बदला नहीं गया. यह राय के इस तरह लागू करने के लिए बंद लूप तार प्रणालियों का निर्माण संभव है. हालांकि, वे नकली दृश्य पर्यावरण की प्रोग्रामिंग और हार्डवेयर की जटिलता के द्वारा सीमित हैं. Neverthelesएस, हम यह है कि यह अपने प्राकृतिक परिवेश में होगा के रूप में एक क्षेत्र या ट्रैक और का सामना करना पड़ा वस्तुओं में स्वतंत्र रूप से चला गया के रूप में हम जानवरों से रिकॉर्डिंग से हमारे मौजूदा सीमित रिकॉर्डिंग तरीकों पर सुधार सकता है महसूस किया.
मस्तिष्क गतिविधि 15 रिकॉर्डिंग के लिए वायरलेस सिस्टम आदर्श होगा हालांकि, मौजूदा सिस्टम रिकॉर्डिंग चैनलों की संख्या, डाटा अधिग्रहण, बैटरी जीवन और वजन के समय में सीमाएं हैं. इसलिए हम स्वतंत्र रूप से तैयारी बढ़ने में इस्तेमाल के लिए हमारे सीमित रिकॉर्डिंग प्रणाली अनुकूलन करने की कोशिश करने का विकल्प चुना. बेहतर वायरलेस सिस्टम उपलब्ध हो जाते हैं, इस तकनीक को आसानी से इस तरह के उपकरणों के लिए अनुकूलित किया जा सकता है. इस आलेख में वर्णन किया गया है प्रणाली, हल्के वजन बहुत अच्छी तरह से काम करता है और तिलचट्टा के व्यवहार पर बहुत कम हानिकारक असर दिखाई देता है. एक सस्ती उच्च गति कैमरा और क्लस्टर काटने सॉफ्टवेयर के साथ, व्यक्ति के मस्तिष्क के न्यूरॉन्स में गतिविधि आंदोलन से संबंधित हो सकता है. यहाँ हम prepar वर्णनtetrode तारों और कीट के मस्तिष्क में उनके आरोपण के साथ ही बिजली की गतिविधि और गति और कैसे उन डेटा के लिए रिकॉर्डिंग तकनीकों का व्यावहारिक बाद के विश्लेषण के लिए एक साथ लाया जा सकता है.
Protocol
Representative Results
Discussion
कीट मस्तिष्क की सीसी या अन्य क्षेत्रों पर पिछले electrophysiological पढ़ाई व्यवहार के केंद्रीय नियंत्रण में अंतर्दृष्टि के साथ प्रदान की है, उनमें से ज्यादातर रोका तैयारी 9,11 या सीमित लोगों 10,14 या तो में प्रद…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
लेखकों सुझाव के लिए निक Kathman धन्यवाद और पांडुलिपि के लिए तैयारी में मदद करते हैं. इस तकनीक को अनुदान FA9550-10-1-0054 और RER को अनुदान सं IOS-1120305 के तहत राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन के तहत AFOSR द्वारा समर्थित काम के साथ संयोजन के रूप में विकसित किया गया था.
Materials
| Nichrome wire | Sandvik Heating Technology | Kanthal RO-800 | Use for tetrode |
| Biomedical polyethylene tubing | A-M Systems | 800700 | Use for tetrode tubing |
| Lynx-8 | Neuralynx | Use for multi-unit recording | |
| Cheetah 32 | Neuralynx | Use for multi-unit recording | |
| High speed camera | Basler | A602f | Use fir video recording for walking experiments |
| High speed camera | Casio | EX-FC150 | Use for video recording for climbing experiments |
| WINanalyze | Winanalyze | version 1.4 3D | Use for video tracking |
| Matlab | MathWorks | MATLAB R2012b | Use for TTL pulse generation and off-line data analysis |
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