Imaging in vivo del calcio delle risposte del neurone ganglio genicolato di topo agli stimoli del gusto

Un componente chiave del sistema gustatico periferico dei mammiferi è il ganglio genicolato. Oltre ad alcuni neuroni somatosensoriali che innervano la pinna dell’orecchio, il genicolato è costituito dai corpi cellulari dei neuroni gustativi che innervano la lingua e il palato anteriori. Simile ad altri neuroni sensoriali periferici, i neuroni gangliogenici sono pseudo-unipolari con un lungo assone che si proietta perifericamente verso le papille gustative e centralmente verso il nucleo del tronco cerebrale del tratto solitario¹. Questi neuroni sono attivati principalmente dal rilascio di ATP da parte delle cellule del recettore del gusto che rispondono agli stimoli del gusto nella cavità orale^2,3. L’ATP è un neurotrasmettitore essenziale per la segnalazione del gusto e i recettori P2rx espressi dai neuroni gangliari gustativi sono necessari per la loro attivazione⁴. Dato che le cellule recettrici del gusto esprimono specifici recettori del gusto per una particolare modalità di gusto (dolce, amaro, salato, umami o acido), è stato ipotizzato che le risposte dei neuroni gangliari gustativi agli stimoli del gusto sarebbero anche strettamente sintonizzate⁵.

Intere registrazioni nervose hanno mostrato che sia la chorda timone che i nervi petrosali superiori maggiori conducono segnali gustativi che rappresentano tutte e cinque le modalità di gusto al ganglio genicolato^6,7. Tuttavia, questo ha ancora lasciato domande sulla specificità delle risposte neuronali a un dato tastant: se ci sono neuroni specifici della modalità di gusto, neuroni polimodali o una miscela di entrambi. Le registrazioni a fibra singola forniscono maggiori informazioni sull’attività delle singole fibre e sulle loro sensibilità chimiche^8,9,10,ma questa metodologia è limitata alla raccolta di dati da un piccolo numero di fibre. Allo stesso modo, le registrazioni elettrofisiologiche in vivo di singoli neuroni gangliali genicolati di ratto forniscono informazioni sulle risposte dei singoli neuroni^11,12,13, ma perde ancora l’attività della popolazione e produce relativamente poche registrazioni neuronali per animale. Al fine di analizzare i modelli di risposta degli insiemi neuronali senza perdere di vista l’attività dei singoli neuroni, è stato necessario impiegare nuove tecniche.

L’imaging del calcio, in particolare utilizzando indicatori di calcio geneticamente codificati come GCaMP, ha fornito questa svolta tecnica^{14,15,16,17,18}. GCaMP utilizza il calcio come proxy per l’attività neuronale, aumentando la fluorescenza verde all’aumentare dei livelli di calcio all’interno della cellula. Nuove forme di GCaMP continuano ad essere sviluppate per migliorare il rapporto segnale/rumore, regolare la cinetica di legame e adattarsi per esperimenti specializzati¹⁹. GCaMP fornisce una risoluzione a singolo neurone, a differenza della registrazione dell’intero nervo, e può misurare contemporaneamente le risposte di insiemi di neuroni, a differenza della registrazione a fibra singola o singola cellula. L’imaging del calcio dei gangli genicolati ha già fornito importanti informazioni sui profili di sintonizzazione di questi neuroni nei topi wild-type^16,20e ha identificato fenotipi di miswiring del gusto periferico nei topi geneticamente manipolati^18.

Una delle maggiori difficoltà nell’applicare tecniche di imaging del calcio in vivo al ganglio genicolato è che è incapsulato all’interno della bolla timpanica ossea. Per ottenere l’accesso ottico al genicolato, è necessario un delicato intervento chirurgico per rimuovere gli strati di ossa, mantenendo intatto il ganglio. A tal fine, abbiamo creato questa guida per aiutare altri ricercatori ad accedere al ganglio genicolato e immaginare le risposte fluorescenti mediate da GCaMP di questi neuroni per gustare gli stimoli in vivo.