The Giant Fiber System ist eine einfache neuronale Schaltkreis der Erwachsenenbildung<em> Drosophila melanogaster</em> Mit dem größten Neuronen in-the-fly. Wir beschreiben das Protokoll für die Überwachung der synaptischen Übertragung über diesen Weg durch die Aufnahme postsynaptischen Potentiale in dorsalen Längs-(DLM) und tergotrochanteral (TTM) Muskeln folgende direkte Stimulation des Riesengebirges Fiber Interneuronen.
Wenn erschrocken erwachsenen D. melanogaster reagieren durch einen Sprung in der Luft und fliegen weg. In vielen wirbellosen Arten, darunter D. melanogaster, Reaktion der "Flucht" (oder "erschrecken") während der erwachsenen Stadium wird durch die Multi-Komponenten neuronalen Schaltkreis namens the Giant Fiber System (GFS) vermittelt. Die vergleichende Größe der Neuronen, ihre markante Morphologie und einfache Connectivity machen die GFS ein attraktives Modell für die Erforschung von neuronalen Schaltkreisen. Die GFS-Weg besteht aus zwei bilateral symmetrisch Riesen Fiber (GF) Interneurone, deren Axone steigen aus dem Gehirn entlang der Mittellinie in der Brust-Ganglion über den zervikalen Bindegewebe zusammen. In der mesothoracic Neuromer (T2) der ventralen Ganglien der GF Form elektro-chemischen Synapsen mit 1) der großen medialen Dendriten der ipsilateralen Motoneuron (TTMn), die die tergotrochanteral Muskel-Laufwerke (TTM), die wichtigsten extensor für die mesothoracic Femur / Bein und 2) der kontralateralen peripher Synapsen Interneuron (PSI), die wiederum bildet chemische (cholinerge) Synapsen mit den Motoneuronen (DLMns) der dorsalen Längsmuskeln (DLMS), die Flügel Senker. Sie sind nicht direkt an den Flügeln befestigt, sondern bewegen Sie den – Die Nervenbahn (s) zum dorsovental Muskeln (DVMs), die Flügel Aufzüge, wurde noch nicht durchgeführt (die DLMs und DVMs werden gemeinsam als indirekte Flugmuskeln bekannt war Flügel indirekt durch eine Verzerrung der Nähe Thorax Kutikula) (König und Wyman, 1980;. Allen et al, 2006). Die di-synaptischen Aktivierung des DLMs (via PSI) führt zu einer kleinen, aber wichtigen Verzögerung in der Zeitpunkt der Kontraktion dieser Muskeln gegenüber dem monosynaptische Aktivierung von TTM (~ 0,5 ms), wodurch die TTMS zum ersten Verlängerung des Oberschenkelknochens und treiben den Fliege aus dem Boden. Die TTMS gleichzeitig Stretch-Aktivierung der DLMs die wiederum gegenseitig Stretch-Aktivierung der DVMs für die Dauer des Fluges. Die GF-Weg kann entweder indirekt durch die Anwendung einer sensorischen (z. B. "air-puff" oder "Lichter-off") Stimulus aktiviert werden, oder direkt durch eine supra-Schwelle elektrische Impulse an das Gehirn (hier beschrieben). In beiden Fällen erreicht ein Aktionspotential das TTMS und DLMs ausschließlich über die GFS, PSI und TTM / DLM Motoneuronen, obwohl die TTMns und DLMns haben andere, bisher nicht identifizierten, sensorische Eingänge. Messen "Latenzzeit" (die Zeit zwischen der Stimulation und Muskelschmerzen Depolarisation) und die "folgenden hochfrequente Stimulation" (die Zahl der erfolgreichen Reaktionen auf eine bestimmte Anzahl von Hochfrequenz-Stimuli) bietet eine Möglichkeit, reproduzierbar und quantitativ beurteilen den funktionellen Status der GFS-Komponenten, einschließlich zentraler Synapsen (GF-TTMn, GF-PSI, PSI-DLMn) und der chemischen Industrie (glutamatergen) neuromuskulären Synapsen (TTMn-TTM und DLMn-DLM). Es wurde verwendet, um Gene in zentralen Synapsenbildung beteiligt zu identifizieren und ZNS-Funktion zu beurteilen.
Eines der wichtigsten Dinge muss man achten, wenn sie versuchen, um qualitativ hochwertige Aufnahmen zu erhalten, ist die korrekte Ausrichtung und die Gesundheit der Vorbereitung. Idealerweise sollte die Fliege noch am Ende der Aufnahme-Session lebendig und reagiert auf elektrische Reize. Für die Aufnahme Elektroden möglichst effizient zu durchdringen der Brust-Exoskelett, sollte die Fliege an der Oberfläche so verklebt werden, um einen rechten Winkel mit den Elektroden bilden, falls erforderlich, das Einsetzen von Elektroden kann durch Entfernen eines Teils des erleichtert werden dorsalen Thorax Nagelhaut mit einem Wolfram-Skalpell damit Freilegung der DLM Flugmuskel (dieser Schritt bietet einen zusätzlichen Vorteil, dass es schwieriger für die Spitzen der Glaselektroden zu brechen). Außerdem muss die Sorgfalt zu vermeiden, schob die Elektroden durch die subcuticularly befindet DLMs und TTMS werden. Der Kopf der Fliege sollte gut gesichert werden, um für die stimulierenden Elektroden richtig in das Gehirn eingesetzt werden, zu ermöglichen und verhindern, dass sie zog während der Aufzeichnung.
Aufgrund seiner Größe und gut beschrieben Morphologie, stellt die GFS eine der am besten zugänglichen Nervenbahnen in Drosophila. Die Durchlässigkeit von elektrischen Synapsen zu kleinen Molekulargewicht Tracer Farbstoffe ermöglicht die Visualisierung von elektrisch gekoppelt Neuronen und mehreren verfügbaren GAL4 Linien machen es möglich, die unterschiedliche Expression in einer Untergruppe von Zellen oder Zellverbänden (Jacobs et al, 2000 zu manipulieren;. Allen et al., 2006) Zusätzlich zu den oben genannten Vorteile, sowohl afferente und Thorax-Komponenten der Schaltung Display Eigenschaften wie Gewöhnung, spontane Erholung und Dishabituation, so dass die Drosophila GFS eine bequeme Modellsystem für die Erforschung der neuronalen Plastizität (Engel und Wu, 1996).
The authors have nothing to disclose.
Diese Arbeit wurde durch eine Wellcome Trust zu gewähren LP unterstützt
NAME | COMPANY | CAT. # | COMMENTS |
S48 Square Pulse Stimulator | Grass Instruments | http://www.grasstechnologies.com/ | |
Stimulation unit | Grass Instruments | http://www.grasstechnologies.com/ | |
SIU5 RF Transformer Isolation Unit | Grass Instruments | http://www.grasstechnologies.com/ | |
5A two-channel intracellular Microelectrode Amplifier | Getting Instruments | http://www.gettinginstruments.com/ | |
Digidata 1440A data acquisition system | Molecular Devices | http://www.moleculardevices.com/ | |
Analogue-digital Digidata 1320 and Axoscope 9.0 software | Molecular Devices | http://www.moleculardevices.com/ | |
Recording platform with manual micromanipulators | Narishige, Sutter Ins., World Precision Ins. | http://narishige-group.com/ http://www.sutter.com/index.html http://www.wpi-europe.com/en/ |
|
Light source | Fostec | http://www.nuhsbaum.com/FOSTEC.htm | |
Wild M5 stereomicroscope | Wild Heerbrugg | http://www.wild-heerbrugg.com/ | |
Vibration isolation table | TMC | http://www.techmfg.com/ | |
Borosilicate tubing for microelectrodes | Sutter Instrument | http://www.sutter.com/index.html | |
P-95 Micropipette puller | Sutter Instrument | http://www.sutter.com/index.html | |
Microfil 34 gauge, 67 mm (electrode filler) | World Precision Instruments | MF34G-5 | http://www.wpi-europe.com/en/ |
Microdissection tools (forceps,…) | Fine Science Tools | www.finescience.com | |
Dissecting (stereo) microscope | Leica | http://www.leica-microsystems.com/ | |
Faraday cage | Unknown manufacturer |
Other: plastic syringes, tungsten earth wire and NaOH-sharpened tungsten electrodes, KCl, wax platform, a PC with monitor…