Optogenetic刺激的逃避行为<em>果蝇</em
Summary
基因编码的optogenetic的工具，使非侵入性的操作，在特定的神经元<em>果蝇</em>脑。这些工具可以识别神经元的激活是足以引起或抑制特定的行为。在这里，我们提出了有针对性的自由行走苍蝇的神经元激活方法Channelrhodopsin2表示。
Abstract
越来越多的基因编码的工具，正成为可用，允许非侵入性操作，在果蝇的特定神经元的神经活动。其中最主要的是optogenetic工具，激活或沉默的完整和自由移动的动物在特定的神经元，使用明亮的光线，使。 channelrhodopsin（CHR 2）是激活时，由蓝色光，使反映它的神经元的去极化的光激活的阳离子通道。 CHR 2已经有效地确定神经元的特定行为，如CO 2避税，长鼻延伸和巨纤维介导的惊吓反应2-4的关键。然而，作为用来刺激CHR 2也刺激感光体的强光源中，这些optogenetic技术已经以前没有被使用的视觉系统。在这里，我们结合的optogenetic的方法的突变，会影响演示的光传导nstrate集群的织机敏感的神经元在果蝇视叶，福马-1神经元的激活，可以开车逃逸行为，以避免碰撞。我们使用了无效等位基因的光传导级联的重要组成部分，磷脂酶C-β，编码基因的norpA，导致苍蝇盲目的，也可以使用CHR 2的福马-1表达的GAL4-UAS转录的激活系统神经元。个人的苍蝇被放置在一个小平台，周围环绕着蓝色的LED。当LED被点亮，过得很快起飞，飞行，视觉驱动的织机逃逸行为方式类似。我们相信，这种技术可以很容易地适应检查的其他行为，在自由移动的苍蝇。
Introduction
越来越基因编码的工具库已经发展到操纵的神经活动在特定的细胞在果蝇 1。这些工具使非侵入性的完整和自由移动的动物在特定的神经元的激活或沉默。的光激活的阳离子通道，Channelrhodopsin2（CHR 2），其中，提供了重要的优势，因为它可以在时间控制，并迅速诱导。当神经元表达CHR 2暴露在明亮的蓝色（470 nm）的光，他们迅速去极化，表现出升高的发射率3-5。这种有针对性的激活特定的神经元在自由活动动物，揭示了充足的特定神经元的行为，如长鼻延长2,4，3，CO 2避免和巨纤维介导的惊吓反应。然而，由于激烈的光源要刺激CHR 2也刺激光感受器，施加运算togenetic视觉系统的技术，已经被限制。通过相结合的optogenetic的方法的突变，会影响光传导，我们已经表明，在果蝇视叶神经元激活一个特定的集群可以开车逃逸行为，以避免碰撞6。
大多数情况下，如果不是全部的，视觉的动物表现出逃避行为，以避免与迎面而来的物体发生碰撞。步行或固定荏苒，当一个迫在眉睫的冲突，进入飞行，起飞距离迎面而来的碰撞7-9。这些起飞的特点是起飞和飞行轨迹不稳定，10,11之前提出的翅膀。这种反应是与巨纤维介导的惊吓反应，跳之前没有提出翅膀不同，通常会导致在自由下落的滚筒4,9。在确定了具体的织机敏感的神经元群在视叶，福马-1神经元，这是尹居良伊利调整到接近对象进行编码，我们试图探讨其参与果蝇的织机逃逸行为。在这里，我们演示了如何使用光遗传学选择性地激活这些神经元，引起果蝇的逃逸行为。
我们使用驱动CHR 2的FOMA-1神经元表达的GAL4-UAS转录的激活系统。 CHR 2需要的辅助因子全反式视黄醛，因为这是发现在果蝇中枢神经系统在较低水平，必须要补充在果蝇的饮食。3,4明亮的光线来激活CHR 2和果蝇表现出强烈的趋光行为12，我们试图以消除可能的刺激的视觉反应。要做到这一点，我们使用的动物，它编码的光传导级联反应的重要组成部分，磷脂酶C-β的norpA基因为无效等位基因的纯合突变。在这样的突变果蝇的感光器无法respond来点亮13。的逃避反应要测试optogenetic的刺激，我们需要隔离一只苍蝇，沐浴在明亮的蓝色光线。要做到这一点，我们把个人的苍蝇在枪头。一个枪头放置在一个自定义的夹持器，使得飞将geotactically步行尖端和流出到一个矩形平台。苍蝇是能够自由地走动这个平台的顶部。该平台所包围四个蓝色LED阵列，各含3个LED，重点的顶部上的平台。苍蝇在该平台后，指示灯亮起，并使用高速摄像机6苍蝇的反应记录。
Protocol
Representative Results
Discussion
我们已经证明的逃逸行为optogenetic刺激，洗澡自由地走在明亮的蓝色光线的苍蝇。这种方法可以很容易地适应自由行走苍蝇检查的其他行为，并且可以扩展到更大的平台，通过简单地平铺在一个较大的区域中使用的LED阵列，我们。使用廉价的摄像机，我们描述，或其他可用的相机系统中，用户可以调整图像的帧速率和空间分辨率获得的适应行为兴趣。此外，我们的成像后的时间是有限的LED被?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
这项工作是由斯坦福大学的院长奖学金（SEJdV），美国国立卫生署署长的先锋奖（TRC DP0035350），一个McKnight基金会学者奖（TRC）和R01 EY022638的（TRC）。
Materials
| Reagent | |||
| All-trans Retinal | Advance Scientific & Chemical Inc | R3041 | |
| Equipment | |||
| Heat Sink 9.2 C/W | Luxeonstar | LPD30-30B | 30 mm square X 30 mm high |
| Carclo 18 ° Tri-Lens | Luxeonstar | 10507 | |
| Blue Rebel LED on Tri-Star Base | Luxeonstar | MR-B0030-20T | 470 nm, 174 lm @ 700 mA. |
| 700 mA BuckPuck DC Driver | Luxeonstar | 3021-D-E-700 | |
| Wiring Harness for BuckPuck Driver | Luxeonstar | 3021-HE | |
| Pre-cut thermal adhesive tape | Luxeonstar | LXT-S-12 | 20 mm Hex Base |
| Snap-Loc Coolant Hose, ¼” ID | McMaster-Carr | 5307K49 | |
| Snap-Loc Coolant Hose Connector | McMaster-Carr | 5307K39 | ¼” NPT Male |
| Laboratory Grade Switching Mode Programmable DC Power Supply | BK Precision | 1698 | |
| Exilim camera | Casio | EX-FH20 |
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