Bijhouden van Drosophila larvale gedrag in reactie op de stimulatie van de Optogenetic van olfactorische neuronen

Olfactorische informatie in de omgeving van de larve van een Drosophila is gevoeld door slechts 21 functioneel verschillende ORNs, de activiteiten van die bepaalt uiteindelijk larvale gedrag^1,,^2,,^3,4. Nog, is relatief weinig bekend over de logica die door die sensorische informatie is gecodeerd in de activiteiten van deze 21 ORNs. Er is dus behoefte aan de functionele bijdragen van elke larvale ORN gedrag experimenteel te meten.

Hoewel de zintuiglijke reactie-Profiel van het hele repertoire van Drosophila larvale ORNs is onderzocht in detail^1,4,5, de bijdragen van individuele ORNs tot de olfactorische circuit en aldus te navigatie probleem blijven grotendeels onbekend. In de studie van de larvale gedrag, tot nu toe moeilijkheden als gevolg van het onvermogen om te activeren door het ruimtelijk en stoffelijk van één ORNs. Een panel van odorant die specifiek 19 van de 21 Drosophila larvale ORNs activeren werd recent beschreven¹. Elke odorant in het deelvenster, in lage concentraties, lokt een fysiologische reactie alleen van haar cognaat ORN. Echter, bij hogere concentraties die normaal gesproken worden gebruikt voor conventionele gedrag testen, lokt elk odorant fysiologische reacties van meerdere ORNs^1,5,6. Verder hebben odorant in dit deelvenster gevarieerd volatiliteiten die interpretatie van gedrag studies die afhangen van de vorming van stabiele geur verlopen^7,8te bemoeilijken. Ten slotte, natuurlijk voorkomende geur prikkels hebben een temporele component die is moeilijk te repliceren onder laboratoriumomstandigheden. Daarom is het belangrijk om te ontwikkelen van een methode die larvale gedrag terwijl gelijktijdig het activeren van individuele ORNs in een ruimtelijke en temporele wijze kan meten.

Wij tonen hier, een methode die voordelen ten opzichte van de eerder beschreven larvale tracking heeft testen^1,8. De bepaling van de tracking beschreven in Gershow et al. gebruikt elektronisch gestuurde kleppen te handhaven van een stabiel verloop van geur in de gedrag arena⁸. Echter, als gevolg van het niveau van complexe engineering betrokken te bouwen de geur stimulans setup, deze methode is moeilijk te repliceren in andere laboratoria. Verder, de kwesties met betrekking tot het gebruik van odorant specifiek het activeren van één ORNs onopgelost blijven. De bepaling van de tracking beschreven in Mathew et al. een eenvoudigere geur leveringssysteem gebruikt, maar de resulterende geur verloop is afhankelijk van de volatiliteit van de test odorant en is instabiel voor lange duur van de test¹. Dus, door vervanging van geur stimuli met lichte prikkels, onze methode kent de voordelen van specificiteit en nauwkeurige temporele controle van ORN activering en is niet afhankelijk van de vorming van geur gradiënten van verschillende weerstandsniveau’s.

Onze methode is gemakkelijk aan opstelling en is geschikt voor onderzoekers kochten meten van aspecten van Drosophila larvale navigatie. Deze techniek kan worden aangepast aan andere modelsystemen, mits de onderzoeker in staat om te rijden de expressie van CsChrimson in hun favoriete systeem neuron(s) van keuze is. CsChrimson is een rood-verschoven versie van kanaal rodopsine. Het is geactiveerd bij golflengten die onzichtbaar voor de larve van phototaxis systeem zijn. Daarom zijn wij kundig voor het manipuleren van de activiteit van neuronen met specificiteit, betrouwbaarheid en reproduceerbaarheid⁹. Door aanpassing van de maat geschreven software ter verantwoording voor formaatwijzigingen van de onderwerpen, kan deze methode gemakkelijk worden aangepast voor kruipen larven van andere insecten soorten.