메뚜기에 신경 활동을 특성화하기 위해 다중 단위 기록 방법 (<em> Schistocerca 아메리카나</em>) 강한 회로
Summary
우리는 invertebrate 후각 경로의 처음 세 단계에서 냄새 evoked 응답을 특징하는 세포 다중 단위 기록 기술의 변화를 보여줍니다. 이 기술은 쉽게뿐만 아니라 다른 신경 시스템에서 앙상블 활동을 검토하도록 구성 할 수 있습니다.
Abstract
후각 신호의 감지 및 해석은 많은 생물의 생존을위한 중요합니다. 놀라운 phyla에 걸쳐 종 화학 물질 감지에 대한 생물학적 접근 방식은 진화의 시간 1 위에 최적화 된 것을 놀랍도록 닮아 후각 시스템을 제안하고 있습니다. 곤충 후각 시스템에서 odorants는 액션 전위의 기차에 화학 자극을 변환 안테나에 후각 수용체 뉴런 (ORN)에 의해 transduced 있습니다. ORNs에서 감각 입력은 다음 antennal 엽 (; 척추 후각 망울에 유사한 구조 AL)에 전달됩니다. 2,3, AL에서 악취에 대한 신경 표현은 주요 뉴런 (또한 프로젝션 뉴런라고 PNs)의 ensembles에 걸쳐 분산 spatiotemporal 사격 패턴의 형태를 취할. AL 출력은 이후 하류 버섯 몸 (MB), 후각 메모리와 4,5 학습과 관련된 구조 캐년 전지 (관세청)에 의해 처리됩니다. 그녀의전자, 우리는 이러한 후각 회로에 냄새 evoked 신경 반응을 모니터링 할 수 electrophysiological 레코딩 기술을 제시한다.
첫째, 우리는 ORNs 6,7의 인구 수준에서 냄새 evoked 응답을 공부 한 sensillum 기록 방법을 제시한다. 우리는 extracellularly ORN 응답을 모니터링하는 전극 등의 생리 가득 날카롭게 유리 피펫의 사용에 대해 설명합니다. 다음, 우리는 extracellularly 상업 16 채널 전극 3을 사용 PN 응답을 모니터링하는 방법을 제시한다. 주문 제작 8 채널 트위스트 와이어 tetrode를 사용하여 유사한 접근 방식은 케니 언 셀 녹음 8 증명하고 있습니다. 우리는 우리의 실험 설정 및 이러한 기술의 각 현재 대표적인 기록 추적에 대한 자세한 내용을 제공합니다.
Protocol
1. 냄새 준비 및 배달 원하는 농도 수준을 달성하기 위해 볼륨으로 미네랄 오일에서 냄새 솔루션을 희석. 60 ML 유리 병에 미네랄 오일과 odorant의 20 ML의 혼합물을 저장합니다. 입구와 출구 라인을 제공하기 위해, 고무 마개 (게이지 19), 상단에서 하단의 하나는 다른에이 주사기 바늘을 삽입합니다. 이 고무 마개로 유리 병을 봉쇄하고 유입 라인 (그림 1A)에 필터 활성탄을 설계 사…
Representative Results
두 개의 서로 다른 알코올에 하나의 ORN의 냄새 evoked 응답은 그림 3D에 표시됩니다. 녹음 위치에 따라 (sensilla 종류, 전극의 배치) 멀티 유닛 녹음 달성 할 수 있습니다. AL 녹화에서 원시 세포 파형은 그림 6A에 표시됩니다. 액션 잠재력 또는 다른 PNs에서 발생하는 다양한 진폭의 스파이크이 전압 추적에서 관찰 할 수 있습니다. 메뚜기 antennal 엽은 흥분?…
Discussion
대부분의 감각 자극이 뉴런의 ensembles 분산 된 조합 반응을 그대로 보여주고 있습니다. 따라서, 다중 신경 활동의 동시 모니터링 정보가 뇌의 신경 회로에 의해 표현 및 처리 방법에 자극 – 특정 이해 할 필요가 있습니다. 여기, 우리는 곤충 후각 경로를 따라 처음 세 개의 처리 센터에서 냄새 evoked 응답을 특성화하기 위해 세포 다중 단위 기록 기술을 보여주고 있습니다. 우리는 여기서 제시 기법 ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
관대 시작 – 자금 생명 공학과에서 워싱턴 대학, 시스템 신경 과학 교부금, 해군 연구 교부금 Office 용 맥도넬 센터 (권한 부여 # : N000141210089) BR에 저자는이 일을 자금에 대해 다음을 감사드립니다
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Electrophysiology Equipment | |||
| A.C. amplifier | GRASS | Model P55 | for single sensillum recordings |
| Audio monitor (model 3300) | A-M Systems | 940000 | |
| Custom-made 16 channel pre-amplifier and amplifier | Cal. Tech. Biology Electronics Shop | for AL and MB recordings | |
| Data acquisition unit | National Instruments | BNC-2090 | |
| Fiber optic light | WPI | SI-72-8 | |
| Light source 115 V | WPI | NOVA | |
| Manual micromanipulator | WPI | M3301R | for locust brain recordings |
| Stereomicroscope1 on boom stand | Leica | M80 | for locust brain recordings |
| Stereomicroscope2 | Leica | M205C | for single sensillum recordings |
| Vibration-isolation table | TMC | 63-500 series | |
| Motorized micromanipulator | Sutter Instruments | MP285/T | |
| Oscilloscope | Tektronix | TD2014B | |
| Electrodes/Construction Tools | |||
| 16-channel electrode | NeuroNexus | A2x2-tet-3mm-150-121 | for antennal lobe recordings |
| Borosilicate capillary tubes with filament, ID 0.69 mm | Sutter Instruments | BF120-69-10 | for making glass electrodes |
| Micropipette puller | Sutter Instruments | P-1000 | |
| Function generator | Multimeter Warehouse | SG1639A | for gold-plating electrodes |
| Gold plating solution (non cyanide) | SIFCO Industries | NC SPS 5355 | |
| Impedance tester | BAK Electronics Inc. | IMP-2 | for gold-plating electrodes |
| Switch rotary | Electroswitch | C7D0123N | for gold-plating electrodes |
| Pulse isolator | WPI | A365 | for gold-plating electrodes |
| Q series electrode holder | Warner Instruments | 64-1091 | |
| Silver wire 0.010″ diameter | A-M Systems | 782500 | ground electrode |
| 8 pin DIP IC socket | Digikey | ED90032-ND | |
| Borosilicate capillary tubes with filament, ID 0.58 mm | Warner Instruments | 64-0787 | twisted wire tetrode construction |
| Heat gun | Weller | 6966C | |
| Rediohm-800 wire | Kanthal Precision Technologies | PF002005 | |
| Titer plate shaker | Thermo Scientific | 4625Q | twisting wires |
| Carbide scissors, 4.5″ | Biomedical Research Instr | 25-1000 | for cutting twisted tetrode wires |
| Fine point tweezers | HECO | 91-EF5-SA | for teasing tetrode wires apart |
| Odor Delivery | |||
| 6 ml syringe | Kendall | 1180600777 | for custom designed activated carbon filter |
| Brown odor bottles | Fisher | 08-912-165 | |
| Charcoal | BuyActivatedCharcoal.com | GAC-48C | |
| Desiccant | Drierite | 23005 | |
| Drierite gas drying jar | Fischer Scientific | 09-204 | |
| Heat shrink tubing | 3M | EPS-200 | odor filter preparation |
| Hypodermic needle aluminum hub, gauge 19 | Kendall | 8881-200136 | for providing inlet and outlet lines for odor bottles |
| Mineral oil | Mallinckrodt Chemicals | 6357-04 | for odor dilution |
| Nalgene plastic tubing, 890 FEP | Thermo Scientific | 8050-0310 | for carrier gas delivery |
| Pneumatic picopump | WPI | sys-pv820 | for odor delivery |
| Polyethylene tubing ID 0.86 mm | Intramedic | 427421 | for odor bottle outlet connections and saline profusion tubing |
| Stoppers | Lab Pure | 97041 | for sealing odor bottles |
| Time tape | PDC | T-534-RP | |
| Tubing luer | Cole-Parmer | 30600-66 | |
| Vacuum tube | McMaster-Carr | 5488K66 | |
| Preparation/Dissection | |||
| 100 x 15 mm petri dish | VWR International | 89000-304 | |
| 18 AWG copper stranded wire | Lapp Kabel | 4510013 | wire insulation is used as rubber gaskets |
| 22 AWG stranded hookup wire | AlphaWire | 1551 | brain platform |
| Batik wax | Jacquard | 7946000 | |
| Dental periphery Wax | Henry-Schein Dental | 6652151 | |
| Electrowaxer | Almore International | 66000 | |
| Epoxy, 5 min | Permatex | 84101 | |
| Hypodermic needle aluminum hub | Kendall | 8881-200136 | |
| Protease from Streptomyces griseus | Sigma-Aldrich | P5147 | for desheathing locust brain |
| Suture thread non-sterile | Fisher | NC9087024 | for tying the abdomen after gut removal |
| Vetbond | 3M | 1469SB | for sealing amputation sites |
| Dumont #1 forceps (coarse) | WPI | 500335 | |
| Dumont #5 titanium forceps (fine) | WPI | 14096 | |
| Dumont #5SF forceps (super-fine) | WPI | 500085 | desheathing locust brain |
| 10 cm dissecting scissors | WPI | 14393 | for removing legs and wings |
| Vannas scissors (fine) | WPI | 500086 | for removing cuticle, cutting the foregut |
| Saline Profusion | |||
| Extension set with rate flow regulator | Moore Medical | 69136 | for regulating saline flow |
| IV administration set with Y injection site | Moore Medical | 73190 | for regulating saline flow |
References
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Cite This Article
Saha, D., Leong, K., Katta, N., Raman, B. Multi-unit Recording Methods to Characterize Neural Activity in the Locust (Schistocerca Americana) Olfactory Circuits. J. Vis. Exp. (71), e50139, doi:10.3791/50139 (2013).