В этой статье описывается успешной системы для записи из нейронов в пределах центрального комплекса (ГК) таракана, Blaberus discoidalis, как насекомое прогулки в манеже и сделок с объектами, которые вызывают это развернуться, туннель под землей, или перелезть через препятствия. Провода могут быть также подключен к стимулятора, чтобы вызвать активность в окружающей нейропиля с последующими поведенческих изменений.

За последнее десятилетие значительное внимание было направлено на роли, которую играют различные регионы мозга в управлении поведением насекомых. Большая часть этого фокуса была направлена ​​в сторону срединной линии neuropils мозга, которые совместно именуемые центрального комплекса (ГК). Прогресс был достигнут в результате широкого многообразия методов, ориентированных на вопросы о роли ЦК в поведении. Эти методы варьируются от нейрогенного манипуляций, в первую очередь у дрозофилы, в сочетании с поведениюоральный анализ ^1-3, чтобы электрофизиологических методов, которые контролируют нервную деятельность в ЦК и попытке связать эту деятельность, чтобы поведенчески соответствующих параметров.

Электрофизиологические методы включают внутриклеточный запись из отдельных выявленных нейронов ^4-9 и внеклеточной записи, часто с несколькими зондами ^10,11 канала. Эти две технологии дополняют друг друга. Внутриклеточного записи с острыми электродов или целых клеток патч обеспечивает очень подробные данные о выявленных нейронов, но ограничивается одной или двух клеток сразу, требуется ограниченное или не движение, а может поддерживаться в течение относительно короткого периода времени. Внеклеточные записи можно легко настроить, не требуют сдержанности, и может поддерживаться в течение нескольких часов. С несколькими тетродов канала и кластера резки, довольно большие популяции нейронов могут быть проанализированы одновременно ^9,12. В то время как целая клетка PATCч успешно используется в привязных насекомых ^13, мы чувствуем, что есть также потребность в способах, которые позволяют нам записать нейронную активность мозга в течение длительных периодов времени в свободно себя насекомых, как они имеют дело с барьеров для движения вперед.

Необходимость записывать как насекомых ходов и подпрыгивает вверх и вниз подтолкнул нас к внеклеточных методов записи. У нас было хорошее качество записи успеха в сдержанных препаратов с коммерчески доступных 16 каналов кремниевых зондов ^11, однако небольшой размер даже больших тараканов означает, что зонды должны быть установлены от тела. Это, в сочетании с деликатностью зонда пальцев, делает их непригодными для свободного подготовки минутах. В двух предыдущих проектов, мы использовали пучки тонких проволок, образующих тетрод для выполнения аналогичные свойства записи, но в более надежные договоренности. Эти тетродов пучки позволили нам запись с привязных таракановг относятся блок деятельность CC изменений в скорость ходьбы ¹⁴ и поворачивая поведение в результате усиков контакте с жезлом ^10.

Как полезно, поскольку эти привязные препараты были и по-прежнему будет, они действительно представляют некоторые ограничения. Во-первых, поведение, что насекомое может выполнять ограничены в одной плоскости. То есть, мы легко могли бы вызвать изменения в скорости ходьбы или поворота, но восхождение и туннельные действия не были возможны, по крайней мере, с типичным расположением троса. Во-вторых, наши привязные препараты "без обратной связи". То есть, они не позволяют для нормального движения, связанные с обратной связью к системе. Таким образом, как таракан включена нашей троса, его визуальный мир не изменяется соответствующим образом. Можно построить замкнутые системы петля троса ввести этот вид обратной связи. Тем не менее, они ограничены сложности программирования и аппаратного обеспечения моделируемого визуальной среды. Neverthelesс, мы чувствовали, что мы могли бы улучшить наши существующие привязных методов записи, записывая от животного, как это шли свободно на арене или дорожки и встречающихся объектов как это было бы в своей естественной среде.

Хотя беспроводные системы для регистрации активности головного мозга ¹⁵ было бы идеально, современные системы имеют ограничения в количестве каналов записи, время сбора данных, жизни и массы батареи. Мы, таким образом, решили попробовать адаптировать наше привязной системы записи для использования в свободно перемещаться препараты. Как лучше беспроводные системы становятся доступными, эта методика может быть легко адаптированы к таким устройствам. Система, описанная в этой статье, легкий вес, работает очень хорошо и, похоже, мало вредное воздействие на поведение таракана. С недорогой высокоскоростной камерой и резки программного обеспечения кластера, активность в отдельных нейронов головного мозга может быть связано с движением. Здесь мы опишем подгоной работы Тетрод проводов и их имплантации в мозг насекомого, а также методы записи для электрической активности и движения, и как эти данные могут быть объединены для последующего анализа.