JoVE Journal > Neuroscience
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
Türkçe

Automatically Generated
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Neuroscience

Sinir Devre Kaydı bir Bozulmamış Hamamböceği Sinir Sistemi

Published: November 04, 2013
doi:
10.3791/50584
, , , ,
1Department of Biology,University of Kentucky , 2Department of Biology,University of Salahaddin, 3Oregon Institute of Marine Biology,University of Oregon

Summary

Bu makalede, hamamböceği ventral sinir kablosu diseksiyonu ve Cercal sinir ve bağlaçlar hücre dışı kayıtları açıklar. Uyarılmış tepkiler Cercal sinir veya cerci doğrudan mekanik uyarma elektriksel stimülasyon tarafından oluşturulur.

Abstract

Hamamböceği ventral sinir kablosu hazırlık neuroethology deneylerde, sinir ağı modelleme, ve böcek fizyolojik etkilerini test etmek için uysal bir sistemdir. Bu makalede, bir böcek sinir sistemi çevre düzensizliklerin nasıl tepki tahlil etmek için kullanılabilir hamamböceği duyu modaliteleri kapsamını tarif eder. Burada vurgu Periplaneta americanadan dev fiber iletim cerci aracılık kaçış davranışı üzerinde. Bu yerinde hazırlanmasında nöronal aktivitenin tekrarlanabilir kayıtları oluşturmak için sadece orta diseksiyon beceri ve elektrofizyolojik uzmanlık gerektirir. Peptitler veya diğer kimyasal reaktif maddeler daha sonra fizyolojik tuzlu su ile çözelti içinde, sinir sistemine doğrudan uygulanabilir. Böcek de diseksiyon önce tatbik edilebilir ve kaçış devre merkezi sinir sisteminin heyecanlı devlet için bir vekil olarak hizmet verebilir. Bu bağlamda, bu tarifnamede anlatılan tahliller, aynı zamanda r yararlı olacaktıruzuv rejenerasyon ve sinir sistemi gelişimi evrimi ile ilgilenen esearchers hangi P. americana kurulmuş bir model organizmadır.

Introduction

Orada 4.000 'den fazla hamam böceği türü vardır ama sadece yaklaşık 30 ev zararlıları vardır. Belki de en çok tanınan Afrika kökenli misnamed Amerikan hamamböceği Periplaneta americana ve şimdi neredeyse her yerde gezegen üzerinde bulunur. Tropik hızla koşma hızı 1 ve kaçamak davranış, ek olarak P. americana uçuş 2,3 yeteneğine sahiptir.

Hamamböceği, merkezi sinir sistemi (MSS) baskın özellikleri kontrol etme segmentli doğası ve ademi, 4,5 işler vardır. Beyin, göğüs ve karın ganglion ventral sinir kablosu (VNC) oluşturmak için eşleştirilmiş interganglionic connectives ile birleştirilir.

Her segmentte ganglion merkezleri entegre edilmiştir. Sadece altlarında, kan-beyin bariyeri geçirgenliğinin sorumlu hücreler ihtiva eden bir dış kortikal bölge ve nöronlar origi en somata oluşmaktadıro ganglion nating. Bu somata internöronlar, düzenleyici nöronlar, ya da motor nöronların ait olabilir. Onlar kökenli (yerel interneuron) ve ganglion içinde kalır aksonlarını veya MSS (interganglionic internöron) arasında ganglionlar veya periferik kas hücrelerinin (motor nöronlar) üzerine sona arasında proje aksonlar kaynağı. Çoğu somata ganglion korteks 5 ventral veya ventrolaterally konumlandırılmış. Eşleştirilmiş, interganglionic bağlaçlar sadece akson ve nöron hücre gövdeleri içerir.

Bir ganglion nöropil glial hücreler (nöroglia), akson yolları, akson demetleri ve nöronların dendrit (nevrotiler) içerir. Nöropil nöronal hücre gövdeleri yoksundur. Bu sinir hücreleri ve girdilerin entegrasyonu arasında doğrudan sinaptik iletişim gerçekleşmez ganglion içinde bölgedir.

Amerikan hamamböceği P. yeteneği (ayak, han algılamak ve aniden yaklaşan bir avcı yanıt americanad, vb.) cerci ve dev fiber sistemi 6,7 oluşan bir refleks devreye isnat edilmiştir. Cerci karın sonunda (Şekil 1) üzerinde bulunan boynuz gibi, rüzgar duyarlı yapıların bir çift vardır. P. americana her cercus ventral yüzeyi yaklaşık 200 ipliksi (iplik) 14 sütun halinde düzenlenmiştir kıllar içerir. Bu sütunların dokuz sürekli olarak ilişkili reseptör hücre ve akson yanıt özelliklerine göre farklı hayvanlarda tespit edilebilir. Her bir saç bu kolon spesifik olan bir düzlemde en kolay bükmek için izin veren bir yuva bulunmaktadır. Kendi düzlemi boyunca bir yönde hareket saç reseptör hücrede bir depolarizasyonu ve duyu nöron eylem potansiyelleri patlaması (AP) indükler. Ters yönde hareket eden bir kendiliğinden Ap 8 inhibe eder. Yanıtın sapma ve yönlere tercih edilen düzlemi her sütundaki farklıdır. Bu nedenle, filiform saç reseptör kompleksleri hava hareketini tespit etmek için değil, aynı zamanda AP, hava akımı kaynaklandığı yönde şeklinde, 'kodlama' için de sorumludur. MSS tarafından bu bilgilerin işlenmesi bir 'uygun' kaçış tepkisi 6,7 sonuçlanır. Duyusal kılların Bu fonksiyonel, sütunlu özgünlüğü hayvandan hayvana korunur.

Her bir filiform saç reseptör hücre reseptör hücrenin akson 9 AP bir patlama ya da inhibisyonu ile sonuçlanan bir sinir olay (içine saç mekanik sapmasını transdüklenmesinden sorumludur. AP'ler Cercal ile terminal karın ganglion (A6) seyahat onlar ventral sinir kablosu (VNC) dev akson ile sinaps sinir XI. dev aksonlar bir kaçış davranışının 6,10,11 sonuçlanan motor nöronların iletim ve sonraki uyarma sorumlu olduğuna inanılmaktadır.

Davranışsal gecikme oP. kaçış tepkisi f americana herhangi bir hayvan 7 en kısa biridir. Davranış gecikme bir mekanoreseptörler bir uyaranın varış ve bir kaçış yanıt başlaması arasındaki zamanı. Saldıran bir kurbağa gelen teşebbüs kaçış kaydetmek için yüksek hızda sinematografi kullanıldığı deneylerde, hamamböceği hareketini 7,12 hamamböceği için dil uzatma başından itibaren yaklaşık 40 milisaniye (zaman uzak kurbağa onun dönüş başlayacak gözlendi. Kontrollü rüzgar puf kullanma , davranışsal gecikme 11 msn azaltılmış olabilir. Diğer deneyler iken bile daha düşük hızlar (3 mm / (msn 600 mm / 2 bir ivme ile) / msn 12 mm minimum rüzgar hızı puf, bir kaçış tepki uyandırmak olduğunu ortaya sn) yavaş yavaş 12 hareketli durdurmak için hamamböceği yürüyüş neden oldu.

Tipik dev fiber sistemleri ve kaçış davranışı arasındaki mevcut güçlü bir korelasyon de 13,14 belgelenmiştir. Instözel bir hücre gerekli ve bir davranış uyandırmak için yeterli olan ances hücre komut nöron 15,16 olarak adlandırılır. P. rüzgar kaçış devresindeki dev internöron (CBS) americana refleks için gerekli değildir. Deneysel CBS ablasyon olan hayvanlar yine kaçış davranışı dolayısıyla bu yaktığımız komut nöronlar 17,18 kabul edilmez sergiler. Sensorimotor devresine rostral olan servikal bağlayıcıları kesilmesi, aynı zamanda beyinden giriş inen kaçış 19 yönünde üzerinde bir etkiye sahip olduğunu gösterir, davranışını etkiler. Ince kontrol ve yedekleme bu yönleri organizmanın hayatta kalması için büyük önem taşımaktadır ve biyojen aminler 20 üzeri nörokimyasal modülasyonu ile tamamlanmaktadır.

P. americana sinir kablosu hazırlama Roeder <öncü çalışmaları ile başlayan son on yıllardır neuroethologists için şık bir model sistem olmuştur> 21 sup. Onların giriş 22,23,24 dev internöronlar birincil duyusal faaliyet ve çıkan yanıtları kaydetmek ekran ve analiz etmelerini sağlar. Tanımlanabilir nöral devreleri çevreye davranışsal yanıtların altında yatan fikrini iletmeye ek olarak, bu egzersizleri bu ortak ev haşere tarafından yapılan biyolojik katkılar için bir takdir aşılamak gerekir.

Protocol

1.. Teşrih Bu protokol boyunca kullanılan Hamamböceği tuzlu su çözeltisi, aşağıdaki bileşime sahiptir: Hamamböceği tuzlu su çözeltisi 36: (100 ml gram) 210 mM NaCl (1,227 gr) 2.9 mM KCl (0.0216 g) 1.8 mM CaCl2 (0.0265 g) 0.2 mM NaH 2 PO 4 • 2H 2 O (0.0032 g) 1.8 mM Na 2 HPO 4 • 7H 2 O (0,0483 g) (PH 7.2. 1 M NaOH ve 1 M HCI ile pH ayarlayın.) Sağlam Cerci (Şekil 1) sahip olan tanktan erkek hamamböceği seçin. Erkek son segmentleri kadın oranla dar ve yumurtalıklar ve yumurta kütlesi hiçbir içeren, erkekler incelemek kolaydır. P. erkek americana cerci arasında kısa prob ucu bir çift var. Bu uçları kadınlarda gözlenen değildir. Kanatlar, bacaklar ve baş kesti ve bir di vücut, ventral yüzü yukarı, pinsh silikon elastomer ile kaplı. Forseps ventral plakaları almak ve posterior sonunda başlayan ve öne çalışma, ince makas ile kesilerek. Cerci kuru tutmaya çalışırken her zaman tuzlu su ile nemli iç organları tutmak. Bir Cerci ıslatmasını önlemek için tuzlu karın yukarı konumlandırmak için mum ya da kauçuk parçaları kullanabilirsiniz. Onlar ıslanmasına yoksa, doku kağıt parçası ile kurulayın. Tarafına iç organları ve beyaz madde (yağ vücut) itin. VNC alanın merkezinde, karın uzunluğu boyunca uzanan ve parlak trakea arasında görünür olmalıdır. Sinir kablosu saydam ve başlangıçta aydınlatma (Şekil 2) doğru ayarlanana kadar görmek zor olabilir. Forseps veya böcek pimleri ile VNC ele YAPMAYIN; yerine cam problar kullanılarak manipüle. Hayvanın trakea sistemini en iyi olarak forseps ile sinir kordonu mümkün olduğunca ve ince cam muhtaç bir çift ile temizlemekles, çok dikkatli uzunlamasına A6 ve A5 veya A5 ve A4 ganglionlar (Şekil 3) arasında VNC connectives bölünmüş. Cradle cerci ve kısaltılmış böcek pimleri ve balmumu veya hazırlık (Şekil 4A ve B) uyması için kesilebilir silikon elastomer bir kama ile tuzlu su yukarıya doğru karin. Ganglion içine proje Cercal sinirleri zarar vermemek için son karın segmentinde ekstra dikkatli olun (Şekil 2B ve 5). 2. Ekstrasellüler Kaydı Disseke hazırlanması, mikroskop, ve kayıt cihazı (Şekil 6) nöronlardan gelen sinyaller geçersiz olabilir harici, özellikle AC, elektrik alanlarını engellemek için bir Faraday kafesi içinde kurulum olmalıdır. Bu mikroskop sahne bakan böylece mikroskop yerleştirin. Hazırlık aşamasında yerleştirilir sonra, yüksek yoğunluklu aydınlatıcı kirişin konumunu ayarlamakbunu en iyi görünüm için. Entegre veri kayıt ünitesi AC / DC diferansiyel amplifikatör bağlayın (özel donanım ve yazılım ayarlarına ayrıntıları önceden 25 tarif edilmiştir). Bir emme elektrodu tutan kafa sahne yükselticiye bağlı olmalıdır. Cl ile kaplanmış gümüş bir topraklama kablosu – daha istikrarlı kayıtları karın sonuçlara sokulur. Vücut boşluğunda çözelti, çanak banyo sıvısı ile temas, bir kayıt elektrotu kalır topraklı ilişkili akışkan içinde değilse nedenidir. 4 kHz için kayıt frekansı ayarlayın. 500 mV (bu iz görselleştirme optimize etmek için ayarlanabilir) voltaj ölçek (y-ekseni) ayarlayın. Uyarılara yanıt olarak nöral aktiviteyi kaydetmek için sürekli veya osiloskop modunda kayıt yazılımı çalıştırın. A5 yakın VNC connectives birini kesip bir emme elektrot içine A6 bağlı kesik ucunu yerleştirin. P emin olunsinir emme önce içindeki gümüş tel kapsayacak şekilde emme elektrodu içine ull tuz. Her cercus üzerinde bulunan kıllar üzerinde bir kuru pipet darbe hava ile. Kaydedilen Bağ için cercus ipsilateral üzerindeki tüyleri uyarıcı taraf farklı bir tepki verir olmadığına bakın. Yanıtların genlik ve uyarılması sırasında belirli bir zaman aralığı içinde sivri sayısına dikkat edin. Kayıt için bir Cercal sinir emme elektrodu hareket ettirin. Gerekirse küçük bir açıklığı olan bir elektrot ucu için daha iyi bir uyum, anahtarı almak için. A6 Cercal sinir yakın kesilir ve sonra cercus giden sinir emmek. Aksiyon potansiyellerinin kendiliğinden ateşleme olmalıdır. Şimdi, cercus üzerine hava üflemek ve yanıtları not edin. 3. Elektrikle İşe belirleme Duyu sinirleri uyarıcı O (100-500 mse izlerini kaydeder böylece moduna süpürmek için kayıt yazılımı değiştirmec.) her bir uyarıcı tetiklenir. Stimülatör çıkışına uyarıcı elektrot bağlayın. Iki mini-kanca açar veya klips ile stimülatör kablosunu bağlayın. Kayıt birimi üzerinde tetikleme girişine stimülatör BNC tetik çıkışını. 10 msn; Frekans:;: Süre: Gecikme 0.3 sn aşağıdaki stimülasyon parametreleri bir tepki uyandırmak gerekir 1 Hz; Voltaj: kayıtlarında bir sinyal elde etmek gerektiği gibi (sadece eşiğin üzerinde ve maksimum yanıt elde edememek) ayarlayın. Bir yüksek gerilim sinire zararlı olabilir atanmada için maksimum eşikten daha yüksek gerilimlere gitmek için hiçbir sebep yoktur. Uzun bir sinir kökü uyarıcı emme elektrot içine (Şekil 7, ok kafa) çekilebilecek böylece mümkün olduğunca uzak olarak Cercal sinir kesti. A6 ve A5 veya başka bir segment daha fazla ön arasındaki bağ kullanılabilir. Kayıt emme elektrot ayarlayın böylece can puelektrot içine bir kesim bağ yukarı edeceğiz. Sinirlerdeki emme önce içindeki gümüş tel kapsayacak emme elektrotların içine biraz tuzlu çekmek için emin olun. Uyarıcı elektrot da (A3 yakın karın ideal) banyo tuzlu topraklanmış olduğundan emin olun. Bir aksiyon potansiyeli ekranda görünene kadar artan gerilimin tek uyaranlara bir dizi sunun. Bir yanıt işe minimal uyarıcı gerilim ve süresi bir kayıt yapmak gerekir. Connectives bir sinaptik tepki görülmektedir kadar yoğunluğunu artırın. Dev akson gelen büyük başak (ekstraselüler AP) ilk görünür ve daha sonra diğer küçük AP da görülebilir.

Representative Results

Bir hava puf ile cerci tüyleri uyarılması ya da abdominal gangliyon veya Cercal sinir kendisi (Şekil 8) arasında bağlaçlar bağlı hücre-dışı emme elektrodu kullanarak kaydedilebilir birincil duyu nöronlarının deşarj olur. Iki bölgeden kaydedilen Spike genlikleri milivoltluk birkaç mikro volt düzeyindedir. Çünkü ganglionunda sensor entegrasyon bileşiği, aksiyon potansiyeli veya Cercal sinir kaydedilmiş ayrı sivri uçlar halinde görülmektedir sivri uçların sayısı bağlaçlar gelen kayıtları gözlenen göre oldukça büyüktür. Bununla birlikte aynı zamanda nedeniyle, elektrot ve sinir doku arasındaki sıkı conta için bağ olarak kayıt esas olarak daha az gürültü olduğuna dikkat edin. Cerci geniş sivri de hava şişirme tarafından connectives (Şekil 8A) görülebilir. Bu teşvik edici bir yöntem kullanılarak, A3 ve A4 arasındaki tipik kayıtları ly dev interneuron (ler) büyük bir başak özelliği göstermektedir. Fiziksel forseps ile Cerci sürtünme sırasında bir Cercal sinirden kayıt aktivitesinin güçlü bir büstünü (Şekil 8B 1) üretti. Başka bir kayıtta, hava 2 puflar her Cercal sinir hızlı bir kırmak yanıt (Şekil 8B, 2) üretilir. Elektrik A3 ve A4 arasındaki bağ bir emme elektrodu ve kayıt ile Cercal sinir uyarıcı zaman, bir (Şekil 8C 1) ile uyarılmış uyarılmasında bir eşik gözlemleyebiliriz. Cercal sinirin elektrik stimülasyonu açık bir sıcaklık gibi farmakolojik maddeler veya yerel çevresel çevreleyen ile manipülatif çalışmalar için tayin edilebilir connectives bir yanıt (Şekil 8C 2) ortaya çıkarır. fig1.jpg "/> Bozulmamış cerci Şekil 1. Periplaneta americana. Şekil 2. Kaldırıldı ventral manikür ile görülen hamamböceği sinir kordonu alttan görünüşü (A). Oklarla belirtilen segmentinin bir büyütülmüş görünüşüdür (B) 'de görülmektedir. (C) olarak, bağlayıcılar, cam sonda ile A4 ve A3 arasında dökülen edilmiştir. 6. karın ganglion iki Cercal sinirler kaudal sonunda bırakarak ile (D) gösterilir. Şekil 3.. Hamamböceği sinir kordonu şematik ventral görünümü. YS "> Şekil 4. Cerci tuzlu banyo dışına yukarı konumlandırılmış. Açıldı karın dışarı Cerci tutmak için silikon elastomer küçük bir kama şeklinde bir parça ile yükseltilmektedir roach kaudal ucu ile tuz (A) ile sular altında olabilir Banyonun (B). Şekil 5. (Oklarla belirtilen) Cercal sinir ile 6 inci karın ganglion. Şekil 6. Ekipman kurmak. lar görüntülemek için buraya tıklayınger rakam. Şekil 7. Uyarıcı ve kayıt elektrot kurmak. Şekil 8.. Çeşitli uyarım işlemleri ile connectives ve Cercal sinir Sinir kayıtları. Cerci de hava şişirme ise A3 ve A4 arasındaki connectives bir emme elektrot ile Kaydı (A). Fiziksel (B 1) sürtünme veya Cercal sinir faaliyet hızlı patlamaları hava ponponları (B 2) sonuçlarını sağlayan ya da bir emme elektrot ile birincil Cercal nöronlardan kayıt. Elektrikle Cercal sinir uyarıcı (connectives yanıtları üretir <strong> C = 1). Uyarıcı yoğunluğunda kademeli bir artış (oklar uyarıcı dışlayıcı genliğini gösterir) ve aşağıdaki uyarılmış tepkilerinin şiddetini dikkat edin. Cercal sinirin elektriksel stimülasyon tepkileri (C2) ölçülmesi için uyarılması tutarlılık için Cercal sinir uyarıcı, nispeten daha kontrollü bir araç sağlar.

Discussion

Bu klasik hazırlama teknikleri sergileyen için nedenlerinden biri cerci sistemi olmuştur olduğunu ve hala sinir devresi gelişme soruları ele yanı sıra sinaptik onarım ve yenilenme 26-31 ilişkin sorular içinde aktif bir araştırma alanıdır. Hamamböceği ventral sinir kablosu faaliyet çağrıştıran iki yöntem sinir sistemi fonksiyonu farmakolojik ajanların veya böcek öldürücü etkilerini incelemek için kullanılabilir. Bu deneyler, sadece tuz çözeltisi içine nöroaktif kimyasal çözülmesiyle yapılmaktadır. CNS işlev üzerindeki kimyasal etkisinin tutarlı bir okuma vermek üzere bağlaçlar bir motor sinir kayıt sırasında normal banyo ortamı bu çözelti alışverişi sonra, uyarılmış ya da spontan aktivitede bir değişiklik gözlenebilir.

Tüm nörofizyolojik deneylerde gibi ortak bir sorun elektriksel gürültü. Bu hazırlıkları için sinyal kalitesi muhtemelen en büyük etken isinir dokusu ile ilgili emme elektrodu conta. Tamamen Cercal sinir veya bağ çekmek olmayan bir sıkı mühür idealdir. Kayıtlar ayrıca, sinir kord ve mineral yağı ve petrolatum karışımı ile VNC yalıtım altına yerleştirilmiş çift kanca elektrotlar ile yapılabilir. Karışım, bir şırınga içine yüklenir ve sinir kordonu 32 çevresinde deşarj edilebilir. Ayrıca dikkatli bir diseksiyon herhangi MSS hazırlanması gibi burada da önemlidir. Bazıları kolay dorsal manikür diseksiyon tarafından MSS erişmek için bulabilirsiniz. Bu ventral sinir kablosu zarar olasılığını azaltır iken bu yaklaşımı kullanarak iç organların tümünü kaldırmak için daha zor olabilir.

Burada tarif değil, bu preparat, dev internöronlar 32,33 hücre içi kayıt elverişlidir. Tüm sinir kablosu da aynı anda birkaç kayıt ve uyarıcı elektrotlar karşılamak için kaldırılabilir. Antennal lob, mantar bo Aslında keşifdy, ve diğer ön CNS yapılar devam 34-35 hala. Hamamböceği CNS Modern nörobiyolojik araştırma ışık tutacak devam ederken bu özel hazırlık lisans akademik laboratuvarlarda kullanılabilecek kadar basittir.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Biz çizimler için Hyewon Cooper teşekkür ederim.

Materials

Reagent
Sylgard Dow Corning 182 silicone kit 182 silicone elastomer kit
NaCl Sigma-Aldrich S7653
KCl Sigma-Aldrich P9333
CaCl2 Sigma-Aldrich C5670
NaH2PO4•2H2O Sigma-Aldrich 71505
Na2HPO4•7H2O Sigma-Aldrich S9390
NaOH Sigma-Aldrich 221465 To adjust pH
HCl Sigma-Aldrich H1758 To adjust pH
Material Name
Dissecting tools World Precision Instruments assortment
Insect Pins Fine Science Tools, Inc 26001-60
Dissecting microscope World Precision Instruments PZMIII-BS
Glass electrodes Sigma-Aldrich CLS7095B5X Box of 200, suction electrodes
Micromanipulator World Precision Instruments MD4-M3-R Can fix for base or on a metal rod
Silver wire (10/1,000 inch) A-M Systems 782500
Computer any company
AC/DC differential amplifier A-M Systems Model 3000
PowerLab 26T AD Instruments 27T
Head stage AD Instruments Comes with AC/DC amplifier
LabChart7 AD Instruments
Electrical leads any company
Glass tools make yourself For manipulating nerves
Cable and connectors any company
Pipettes with bulbs Fisher Scientific 13-711-7 Box of 500
Beakers any company
Wax or modeling clay any company or local stores
Stimulator Grass Instruments SD9 or S88
Plastic tip for suction electrode local hardware store (Watt's brand) ¼ inch OD x 0.170 inch ID Cut in small pieces. Pull out over a flame and cut back the tip to the correct size.
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Full, R. J., Tu, M. S. Mechanics of a rapid running insect: two-, four- and six-legged locomotion. J. Exp. Biol. 156, 215-231 (1991).
  2. Ritzmann, R. E., Tobias, M. L., Fourtner, C. R. Flight activity initiated via giant interneurons of the cockroach: Evidence for bifunctional trigger interneurons. Science. 210, 443-445 (1980).
  3. Libersat, F., Camhi, J. M. Control of cercal position during flight in the cockroach: a mechanism for regulating sensory feedback. J. Exp. Biol. 136, 483-488 (1988).
  4. Ganihar, D., Libersat, F., Wendler, G., Cambi, J. M. Wind-evoked evasive responses in flying cockroaches. Journal of Comparative Physiology. A, Sensory, Neural, and Behavioral Physiology. 175, 49-65 (1994).
  5. Pipa, R. a. D., F, . The American Cockroach. , 175-216 (1981).
  6. Westin, J., Langberg, J. J., Camhi, J. M. Responses of giant interneurons of the cockroach; Periplaneta americana to wind puffs of different directions and velocities. Journal of Comparative Physiology A: Neuroethology, Sensory, Neural, and Behavioral Physiology. 121, 307-324 (1977).
  7. Camhi, J. M., Tom, W., Volman, S. The escape behavior of the cockroach Periplaneta americana. J. Comp. Physiol. A Neuroethol. Sens. Neural Physiol. 128, 203-212 (1978).
  8. Nicklaus, R. Die Erregung einzelner Fadenhaare von Periplaneta americana in Abhängigkeit von der Grösse und Richtung der Auslenkung. Z. Vgl. Physiol. 50, 331-362 (1965).
  9. Westin, J. Responses to wind recorded from the cercal nerve of the cockroach Periplaneta americana. J. Comp. Physiol. A Neuroethol. Sens. Neural Physiol. 133, 97-102 (1979).
  10. Ritzmann, R. E. . Neural Mechanisms of Startle Behavior. , 93-131 (1984).
  11. Ritzmann, R. E., Pollack, A. J. Identification of thoracic interneurons that mediate giant interneuron-to-motor pathways in the cockroach. J. Comp. Physiol. A Neuroethol. Sens. Neural Physiol. 159, 639-654 (1986).
  12. Plummer, M. R., Camhi, J. M. Discrimination of sensory signals from noise in the escape system of the cockroach – the role of wind acceleration. J. Comp. Physiol. 142, 347-357 (1981).
  13. Bullock, T. H. . Neural Mechanisms of Startle Behavior. , 1-14 (1984).
  14. Pollack, A. J., Ritzmann, R. E., Watson, J. T. Dual pathways for tactile sensory information to thoracic interneurons in the cockroach. J. Neurobiol. 26, 33-46 (1995).
  15. Atwood, H. L., Wiersma, C. A. Command interneurons in the crayfish central nervous system. J. Exp. Biol. 46, 249-261 (1967).
  16. Olson, G. C., Krasne, F. B. The crayfish lateral giants as command neurons for escape behavior. Brain Res. 214, 89-100 (1981).
  17. Comer, C. M. Analyzing cockroach escape behavior with lesions of individual giant interneurons. Brain Res. 335, 342-346 (1985).
  18. Comer, C. M., Dowd, J. P., Stubblefield, G. T. Escape responses following elimination of the giant interneuron pathway in the cockroach, Periplaneta americana. Brain Res. 445, 370-375 (1988).
  19. Keegan, A. P., Comer, C. M. The wind-elicited escape response of cockroaches (Periplaneta americana) is influenced by lesions rostral to the escape circuit. Brain Res. 620, 310-316 (1993).
  20. Casagrand, J. L., Ritzmann, R. E. Biogenic amines modulate synaptic transmission between identified giant interneurons and thoracic interneurons in the escape system of the cockroach. J. Neurobiol. 23, 644-655 (1992).
  21. Roeder, K. D. Organization of the ascending giant fiber system in the cockroach, Periplaneta americana. J. Exp. Zool. 108, 243-261 (1948).
  22. Ramos, R. L., Moiseff, A., Brumberg, J. C. Utility and versatility of extracellular recordings from the cockroach for neurophysiological instruction and demonstration. J. Undergrad. Neurosci. Educ. 5, (2007).
  23. Oakley, B., Schafer, R. Experimental neurobiology. , (1978).
  24. Welsh, J. H., Smith, R. I., Kammer, A. E. . Laboratory exercises in invertebrate physiology. , (1968).
  25. Leksrisawat, B., Cooper, A. S., Gilberts, A. B., Cooper, R. L. Muscle receptor organs in the crayfish abdomen: a student laboratory exercise in proprioception. J. Vis. Exp. (45), e2323 (2010).
  26. Bacon, J. P., Blagburn, J. M. Ectopic sensory neurons in mutant cockroaches compete with normal cells for central targets. Development. 115, 773-784 (1992).
  27. Blagburn, J. M. Co-factors and co-repressors of Engrailed: expression in the central nervous system and cerci of the cockroach, Periplaneta americana. Cell Tiss. Res. 327, 177-187 (2007).
  28. Blagburn, J. M., Gibbon, C. R., Bacon, J. P. Expression of engrailed in an array of identified sensory neurons: comparison with position, axonal arborization, and synaptic connectivity. J. Neurobiol. 28, 493-505 (1995).
  29. Booth, D., Marie, B., Domenici, P., Blagburn, J. M., Bacon, J. P. Transcriptional control of behavior: engrailed knock-out changes cockroach escape trajectories. J. Neurosci. 29, 7181-7190 (2009).
  30. Schrader, S., Horseman, G., Cokl, A. Directional sensitivity of wind-sensitive giant interneurons in the cave cricket Troglophilus neglectus. J. Exp. Zool. 292, 73-81 (2002).
  31. Libersat, F., Goldstein, R. S., Camhi, J. M. Nonsynaptic regulation of sensory activity during movement in cockroaches. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 84, 8150-8154 (1987).
  32. Stern, M., Ediger, V. L., Gibbon, C. R., Blagburn, J. M., Bacon, J. P. Regeneration of cercal filiform hair sensory neurons in the first-instar cockroach restores escape behavior. J. Neurobiol. 33, 439-458 (1997).
  33. Blagburn, J. M. Synaptic specificity in the first instar cockroach: patterns of monosynaptic input from filiform hair afferents to giant interneurons. J. Comp. Physiol A. 166, 133-142 (1989).
  34. Watanabe, H., Ai, H., Yokohari, F. Spatio-temporal activity patterns of odor-induced synchronized potentials revealed by voltage-sensitive dye imaging and intracellular recording in the antennal lobe of the cockroach. Front. Sys. Neurosci. (6), 55 (2012).
  35. Nishino, H., et al. Visual and olfactory input segregation in the mushroom body calyces in a basal neopteran, the American cockroach. Arthropod Struct. Dev. 41, 3-16 (2012).
  36. Elia, A. J., Gardner, D. R. Long-term effects of DDT on the behavior and central nervous system activity in Periplaneta americana. Pestic. Biochem. Physiol. 21, 326-335 (1984).

Tags

CockroachNervous SystemNeural CircuitEscape BehaviorCerciGiant FiberPeriplaneta AmericanaNeuroethologyNeural Network ModelingInsecticidesNeuronal ActivityPhysiological SalineLimb RegenerationNervous System Development

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
Titlow, J. S., Majeed, Z. R., Hartman, H. B., Burns, E., Cooper, R. L. Neural Circuit Recording from an Intact Cockroach Nervous System. J. Vis. Exp. (81), e50584, doi:10.3791/50584 (2013).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image