The authors thank Mick Swann, Chris Askham and Martin Gautrey for their important contributions in designing and building many electrical and mechanical components of the rigs. MJ's current research is supported by the Biotechnology and Biological Sciences Research Council (BBSRC Grant: BB/M009564/1), the State Key Laboratory of Cognitive Neuroscience and Learning open research fund (China), High-End Foreign Expert Grant (China), Jane and Aatos Erkko Foundation Fellowship (Finland), and the Leverhulme Trust grant (RPG-2012-567).

The authors have nothing to disclose

We have presented the basic key steps of how to use sharp conventional microelectrodes to record intracellular responses of R1-R6 photoreceptors and LMCs in intact fly eyes. This method has been optimized, together with bespoke hardware and software tools, over the last 18 years to provide high-quality long-lasting recordings to answer a wide range of experimental questions. By investing time and resources to construct robust and precise experimental set-ups, and to produce microelectrodes with favorable electrical properties, high-quality recordings can become the norm in any laboratory working on Drosophila visual neurophysiology. Whilst well-designed recording and light stimulation systems are important for swift execution of different experimental paradigms, there are three procedural steps that are even more critical to achieving successful recordings: (i) to make the fly preparation with minimal eye damage, (ii) to pull microelectrodes with the right electrical properties, and (iii) to drive the recording electrode into the eye without breaking its tip. Ultimately, to record meaningful data, the investigator has to understand the physical basis of electrophysiology and how to fabricate suitable microelectrodes for the targeted cell-types.
Therefore, the limitations of this technique are primarily set by the patience, experience and technical ability of the investigator. Because this technique can take a long time to master for small Drosophila cells, it is advisable for trainee electrophysiologists to first practice with larger insect eyes, such as the blowfly36 or locust35, using the same rig. Once performing high-quality intracellular recordings from the larger photoreceptors and interneurons becomes routine, it is time to move on to the Drosophila eye. Another limitation of the technique concerns cellular identification. Penetrated Drosophila cells can be loaded electrophoretically with dyes, including Lucifer yellow or neurobiotin. However, because of the small tip size of the microelectrodes, electrophoresis works less efficiently than with lower resistance electrodes, such as patch-electrodes. Furthermore, the dye-filled microelectrodes characteristically have less favorable electrical properties, making it much harder to record high-quality responses with them from Drosophila photoreceptors and LMCs.
A technical problem that occurs sometimes is unstable input signal, or a complete lack of it. This is often associated with the voltage signal being either constantly drifting or higher/lower than the amplifier's recording range. On most occasions, this behavior is caused by the recording electrode being blocked (or its tip being too fine - having too high a resistance or intramural capacitance - to properly conduct fast signal changes). Although one can try to unblock the tip by buzzing the electrode capacitance, which sometimes works, often the situation is best resolved by simply changing the recording electrode. This may further require parameter adjustments in the microelectrode puller instrument to lower the tip resistance of the new electrodes. The electrode tip can also become blocked in preparations, for which it took too much time to cover the corneal hole by petroleum jelly. Prolonged air-contact can dry up the freshly exposed retinal tissue, turning its surface layer into a glue-like substance. If this is the case, the investigator typically sees a red blob of tissue stuck on the recording electrode when pulling it out of the eye. The only solution here is to make a new preparation. Petroleum jelly may provide many benefits for electrophysiological recordings: (i) it prevents the coagulation of the hemolymph that could break the electrode tip; (ii) it coats the electrode tip reducing its intramural capacitance, which lowers the electrode's time constant, and thus has the potential to improve the temporal resolution of the recorded neural signals40,41; (iii) it keeps the electrode tip clean, facilitating penetrations; and after penetration, (iv) it may even help to seal the electrode tip to the cell membrane42. 
The signal can further be unstable or lost when the silver-chloride wire of the electrode-holder is broken or dechloridized; in which case just replace or rechloridize the old wire. The missing signal can also result from one (or both) of the electrode-holders not being securely connected to their jacks. However, it is extremely unusual that a piece of equipment would be malfunctioning. If signal is undetectable and all other possibilities have been exhausted, test that each part of the recording apparatus, including the headstage, amplifier, low-pass filters and AD/DA-converters, are connected properly and functioning normally. One way to achieve this is to replace each instrument with another from a rig that is known to operate normally. Alternatively, use a signal generator to check the performance of the electronic components one by one.
But perhaps the most common technical problem facing the electrophysiologist is that of recording noise. Broadly, recording noise is the observed electrical activity other than the direct neuronal response to a given stimulus. Because the fly preparation, when properly done, is very stable, the observed noise (beyond the natural variably of the responses) most often results from ground-loops in the recording equipment, or is picked up from nearby electrical devices. Such noise is typically 50/60 Hz mains hum and its harmonics; but sometimes composed of more complex waveforms. To work out the origin of the noise, remove the fly preparation holder from the set-up, connect the recording and reference electrodes through a drop of fly Ringer (or place them in a small Ringer's solution bath; see step 1.2.6) and record the signal in CC- or bridge-mode. If noise is observable on the recorded signal, this likely means that the noise is external to the fly preparation.
Another good test for identifying the origin of noise is to replace the electrode-holders with an electric cell model connected to the amplifier. In an ideally configured and grounded set-up, the recorded signal should now be practically noise-free, showing only stochastic bit-noise from the AD-converter (in the best case not even that!). If noise is still present, then recheck that all rig equipment is properly grounded. A convenient approach to detect ground-loops is to: (i) disconnect all the grounding wires from all the parts within the rig; (ii) ensure that, after doing this, every single part is actually isolated from ground, by means of an ohm-meter; (iii) connect the parts, one by one, to the central ground directly, not through any other part of the rig. Try also changing the equipment configurations. For example, sometimes moving the computer and monitor further away from the rig can reduce noise; yet at other times, moving the computer inside the equipment rack reduces noise. It is also worth unplugging nearby equipment to see if noise is reduced, or shield additional components. Furthermore, try unplugging or replacing different components of the recording equipment, especially BNC cables (which can have faulty ground connections). If only bit-noise is observed when using the cell model, the initial noise source is either the electrodes or the fly preparation itself. For example, it could be that the reference electrode is inadvertently touching a motor nerve or active muscle fibers inside the head capsule (or disturbing flight muscles in the thorax - if placed there). It is usually simplest to prepare a new fly for recording, taking care to minimize damage to the fly. But if the noise persists and is broadband, it is likely that the electrodes are suboptimal for the experiments; too sharp/fine (hence too noisy) or just wrong for the purpose; we have even seen quartz-electrodes acting as antennas - picking up faint broadcasting signals! Although iteration of the puller-instrument parameter settings to generate the just right microelectrodes for consistent high-quality recordings from specific cell-types can take a lot of effort, it is worth it. Once the recording electrodes are well-tailored for the experiments, they can provide long-lasting recordings of outstanding quality.
Sharp microelectrode recording techniques can be similarly applied to study neural information processing in multitude of preparations, including different processing layers in the insect eyes and brain43,44. Because the microelectrode tips can be made very fine, these typically damage the studied cells less than most patch-clamp applications. Importantly, the modern sample-and-hold microelectrode amplifiers enable good control of the tips' electrical properties40,45-47. Thus, when correctly applied, this technique can provide reliable data from both in vivo3,5,7-10,44 or in vitro48 preparations with high signal-to-noise ratio at sub-millisecond resolution. Such precision would be impossible with today's optical imaging techniques, which are noisier and slower. Moreover, the method can be used to characterize small cells' electrical membrane properties both in current- and voltage-clamp configurations5,29,33,36,40-42,49, providing valuable data for biophysical and empirical modeling approaches7,8,11,33,49-54 that link experiments to theory.

זבוב הפרות (תסיסנית) העין מורכבת הוא מערכת מודל מצוינת לחקור את הארגון הפונקציונלי של מערכי קולטי אור ואת interneuron לדגימת תמונה עצבית ועיבוד, ועל חזון חיה. המערכת כוללת בתרשים החיווט השלם ביותר 1,2 והוא חביב כלפי מניפולציות גנטיות וניטור פעילות עצבית מדויק (של אות לרעש גבוה יחס ברזולוציה הזמן) 3-10. עין תסיסנית היא מודולרית, המכיל ~ 750 מבנים רגילים לכאורה הכתיר עדשה נקראים האומטידיה, שביחד מספקים את לטוס שדה ראייה פנורמי המכסה כמעט לכל כיוונים סביב הראש שלה. המידע הראשוני של עין יחידות במדגם הם קולטני אור rhabdomeric שלה 7,8,11. כל אומטידיום מכיל שמונה תאי קולטי אור (R1-R8), אשר חולקים את אותה העדשה פן אבל מיושרים שבעה לכיוונים שונים. בעוד קולטני האור החיצוני ar R1-R6הדואר ביותר רגיש לאור כחול-ירוק, רגישויות הספקטרלית של התאים הפנימיים R7 ו R8, אשר שקרו על גב אחד את השני מצביע לאותו הכיוון, תערוכת שלוש תת-סוגים: חיוורות, צהוב הגבה אזור שולים (DRA) 12 15. <img alt="איור 1" src="/files/ftp_upload/54142/54142fig1.jpg" /> איור 1. ארגון פונקציונלי של תסיסנית עיניים. (א) שני הגרעינים הראשונים אופטיים, הרשתית lamina, מודגשים באפור בתוך העין לטוס. R1-R6 רשתית photoreceptors ותאי monopolar הגדולים lamina (LMCs: L1-L3) נגיש בקלות in vivo להקלטות microelectrode חד קונבנציונליות. האלקטרודה סכמטי מדגיש את הנתיב הרגיל להקליט R1-R6 ברשתית. נתיב אחד להקליט LMCs ב lamina הוא להסיט את האלקטרודה במקביל לשמאל. (ב) Lamina הוא מטריצה ​​של איבר retinotopicallyמחסניות ized, שכל אחד מהם הוא ארוז עם נוירונים שמעבד מידע מאזור קטן ספציפי את המרחב החזותי. בשל סופרפוזיציה עצבי, שש קולטניות אור מן האומטידיה שכנות שונה לשלוח האקסונים שלהם (R1-R6) למחסנית lamina אותו, ויוצר סינפסות פלט histaminergic כדי L1-L3 ו תא amacrine (Am). (ג) הפצת המידע העצבי בין מסופי האקסון R1-R6 ואת interneurons חזותית (כולל L4, L5, Lawf, C2, C3 ו- T1), בתוך מחסנית lamina היא מורכבת. (ד) אקסונים קולטי האור R1-R6 לקבל פידבקים הסינפטי מתאי monopolar L2 ו L4. (ב) ו- (ג) שונה מן ריברה-alba ואח 2. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54142/54142fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> עין תסיסנית היא מן הסוג סופרפוזיציה העצבי 16. משמעות הדבר היא tכובע האותות העצביים של שמונה קולטני אור שייך שבע שכנת האומטידיה, שנראה באותה הנקודה בחלל, הם אספו יחד מחסנית עצבית אחד בשני neuropils הבא: את lamina ומדולה. בעוד שש קולטני האור החיצוני פרויקט R1-R6 מסופי האקסון שלהם לעמודות עצביות lamina (איור 1), תאי R7 ו R8 לעקוף שכבה זו וליצור קשרים סינפטיים עם המקבילים שלהם לשד עמודת 17-19. חשמלית המדויקת אלה מייצרים מצע העצבי של מיפוי retinotopic ראייה לטוס מוקדם, ואז כל lamina (איורים 1 א-ג) ועמודת לשד (מחסנית) מייצגת נקודה אחת במרחב. תשומות ישירות מ קולטני אור R1-R6 מתקבלות על ידי תאי monopolar הגדולים (LMCs: L1, L2 ו- L3) ואת תא amacrine (Am) ב lamina 1,2,20. מתוך אלה, L1 ו- L2 הוא התאים הגדולים, בתיווך מסלולי מידע מרכזי (איור 1D), WHI<html> ch להגיב על מאזני וחוץ-נע קצוות, ובכך יוצרים בסיס החישוב של גלאי תנועה 21,22. ניסויים התנהגותיים עולה כי ב בניגוד ביניים, שני מסלולים להקל בתפיסת התנועה של בכיוונים מנוגדים: גב אל החזית L1 וקדימה אל גב בתאים L2 23,24. קישוריות נוספת מרמזת כי נוירונים L4 עשויים לשחק תפקיד קריטי לתקשורת הצדדית בין מחסניות שכנות 25,26. סינפסות גומלין נמצאו בין תאי L2 ו L4 הממוקמים באותו שתי מחסניות סמוכות. Downstream, כל תא L2 ותאי L4 השלוש הקשורים אליו להקרין האקסונים שלהם אל יעד משותף, הנוירון TM2 ב הלשד, שם תשומות ממחסניות שכנות הם האמינו להיות משולב לעיבוד מול אל גב התנועה 27. למרות נוירונים L1 לקבל קלט מאותה מחסנית L2S באמצעות שני צמתים הפער וסינפסות, הם אינם מחוברים ישירות מחסניות lamina L4s ומכאן הסמוך. class = &quot;jove_content&quot;&gt; פידבקים Synaptic אקסונים קולטי האור R1-R6 ניתנים רק על ידי נוירונים השייכים מעגלים L2 / L4 אבל לא 1,2 מסלול L1 (1D איור). בעוד קשרים בין בני אותו מחסנית הם סלקטיבי L2 כדי R1 ו- R2 ומן L4 כדי R5, כל קולטני האור R1-R6 לקבל משוב הסינפטי מ L4 של אחד מהם או שניהם מחסניות השכנה. יתר על כן, ישנם קשרים סינפטיים חזקים בבוקר עד R1, R2, R4 ו R5, ותאי גליה הם גם synaptically מחוברים לרשת ועשויים ובכך להשתתף בעיבוד תמונה עצבי 6. לבסוף,-צומת פער אקסונלית, מקשר שכנת R1-R6 ובין R6 ו R7 / R8 קולטני אור ב lamina, לתרום ייצוג מידע אסימטרי ועיבוד בכל מחסנית 14,20,28. הקלטות מתח תאיות מ קולטני אור פרט interneurons החזותי כמעט ללא פגע תסיסנית לספק אות לרעש גבוה ratio נתונים ברזולוציה משנה אלפית השנייה 3,5,7-10,29, אשר הוא הכרחי עבור ביצוע תחושה של חישובים עצביים במהירות בין הנוירונים המחוברים. רמת הדיוק זה בלתי אפשרית על ידי שיטות הדמיה אופטיות נוכחיות, אשר הם רועשים משמעותיים ובדרך כלל לפעול ב 10 - 100 רזולוצית msec. זאת ועוד, מאחר האלקטרודות יש מאוד טיפים קטנים וחדים, השיטה אינה מצטמצמת אך גופי תא, אבל יכולה לספק הקלטות ישירות מבנים עצביים פעילים קטנים; כמו העצים הדנדריטים &#39;LMCs או אקסונים קולטי האור, אשר לא ניתן להגיע על ידי טיפים הרבה יותר גדול של אלקטרודות תיקון- clamp. חשוב לציין כי השיטה היא גם מבני פחות פולשני ניזק מאשר ברוב יישומי תיקון- clamp, וכך משפיעה פחות דגימה המילייה ומידע התאית &#39;למדו התאים. לפיכך, טכניקות microelectrode חד קונבנציונליות תרמו, ולשמור על תורמים, תגליות בסיסיות ותובנה מקוריות לתוך אינפור עצביעיבוד mation על ציר הזמן המתאים; שיפור הבנת מכניסטית שלנו ראיית 3-10. מאמר זה מסביר כיצד בהקלטות תאיות vivo מ תסיסנית R1-R6 קולטני אור ואת LMCs מבוצעים במעבדת Juusola. פרוטוקול זה יתאר כיצד לבנות אסדת אלקטרופיזיולוגיה מתאימה, להכין לטוס, ולבצע את ההקלטות. כמה נתוני נציג מוצגים, וכמה בעיות נפוצות ופתרונות אפשריים נדונות שעשויים להיות נתקלו בעת השימוש בשיטה זו.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Stereo Zoom Microscope for making the fly preparation</td>
			<td>Olympus</td>
			<td>SZX12 DFPLFL1.6x PF eyepieces: WHN30x-H/22</td>
			<td>Capable of ~150X magnification with long working distance; bespoke heavy steel table mount stand</td>
		</tr>
		<tr>
			<td rowspan="2">Stereomicroscope in the intracellular set-up</td>
			<td>&#183;&#160; Olympus</td>
			<td>Olympus SZX7; eyepieces: WHN30x-H/22</td>
			<td rowspan="2">30x eyepieces are needed for seeing the electrode tip reflections well when driving it through the small corneal hole into the eye</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#183;&#160; Nikon</td>
			<td>Nikon SMZ645; eyepieces: C-W30x/7</td>
		</tr>
		<tr>
			<td rowspan="2">Anti-vibration Table</td>
			<td>&#183;&#160; Melles Griot</td>
			<td rowspan="2">With metric M6 holes on the breadboard</td>
			<td rowspan="2">Our bespoke rigs have a large hole drilled through the thick breadboard that lets in the fly preparation platform pole (houses a copper heatsink with electronics) from below</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#183;&#160; Newport</td>
		</tr>
		<tr>
			<td rowspan="4">Micromanipulators</td>
			<td>&#183;&#160; Narishige</td>
			<td>&#183;&#160; Narishige NMN-21</td>
			<td rowspan="4">In our intracellular set-ups, different micromanipulator systems are used for driving the shap recording electrodes into the fly eye. All the listed manipulators are succesfully providing long-lasting stable recordings from Drosophila photoreceptors and LMCs.&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#183;&#160; Huxley Bertram</td>
			<td>&#183;&#160; Huxley xyz-axis with fine manual control</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#183;&#160; Sensapex</td>
			<td>&#183;&#160; Sensapex triple axis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#183;&#160; M&#228;rzh&#228;user</td>
			<td>&#183;&#160; M&#228;rzh&#228;user DC-3K with additional x-axis piezo stepper and MS 314 controller</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnetic Stands</td>
			<td>Any magnetic base with on/off switch will do</td>
			<td></td>
			<td>For example, to manage cables inside the Faraday cage</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electrode Holders</td>
			<td>Harvard Apparatus</td>
			<td>ESP/W-F10N</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silver Wire</td>
			<td>World Precision Instruments&#160;</td>
			<td>AGW1510</td>
			<td>0.3-0.5 mm diameter; needs to be chloridized for the electrode holders</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fiber Optic Light Source</td>
			<td>Many different, including Olympus</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td rowspan="2">Fiber Optic Bundles</td>
			<td>&#183;&#160; UltraFine Technology</td>
			<td rowspan="2"></td>
			<td rowspan="2">To deliver the LED light stimulus to the Cardan arm system. We use both liquid and quartz light guides (range from UV to IR)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#183;&#160; Thorn Labs</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fly Cathing Tube</td>
			<td></td>
			<td>P80-50P 50ml Cent. Tube PP., Pack of 100 Pcs</td>
			<td>Cut the conical bottom off from 50 ml Plastic Centrifuge Tube and glue a 1 ml pipette tip on it.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digital Acquisition System</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Single-electrode current/voltage-clamp microelectrode amplifier</td>
			<td>npi SEC-10LX</td>
			<td>http://www.npielectronic.de/products/amplifiers/sec-single-electrode-clamp/sec-10lx.html</td>
			<td>Outstanding performer!</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Head-stage</td>
			<td>Standard (+/- 150 nA)</td>
			<td>For npi SEC-10LX</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td rowspan="2">LED light sources and drivers</td>
			<td>&#183;&#160; 2-channel OptoLED (Cairn Research Ltd., UK)</td>
			<td rowspan="2"></td>
			<td rowspan="2">Many of our stimulus systems are in-house built&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#183;&#160; Self-designed and constructed</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acquisition and Analyses Software</td>
			<td>Many companies to choose from</td>
			<td></td>
			<td>Biosyst; custom written Matlab-based system for experimental and theoretical work in the Juusola laboratory</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Personal Computer or Mac</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Ensure that PC or Mac is compatible with data acquisition system and software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cardan arm system&#160;</td>
			<td>Self-designed and constructed</td>
			<td></td>
			<td>Providing accurate x,y,z-positioning of the light stimuli</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Peltier temperature control system&#160;</td>
			<td>Self-designed and constructed</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Faraday Cage</td>
			<td>Self-constructed</td>
			<td></td>
			<td>Electromagnetic noise shielding</td>
		</tr>
		<tr>
			<td rowspan="2">Filamented Borosilicate Glass Capillaries</td>
			<td rowspan="2"></td>
			<td>Outer diameter: 1 mm</td>
			<td rowspan="2"></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Inner diameter: 0.5-0.7 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td rowspan="2">Filamented Quartz Glass Capillaries</td>
			<td rowspan="2"></td>
			<td>Outer diameter: 1 mm</td>
			<td rowspan="2"></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Inner diameter: 0.5-0.7 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pipette Puller</td>
			<td>Sutter Instrument Company</td>
			<td>Model P-2000 laser Flaming/Brown Micropipette Puller</td>
			<td>For borosilicate reference electrodes, use the preset program #11 (patch electrodes): Heat = 350; Filament = 4; Velocity 36; Delay = 200).1.2.1). For borosilicate recording electrodes, use the preset program #12 (this typically pulls good conventional sharps&#160; for photoreceptor recordings): Heat = 355; Filament = 4; Velocity 50; Delay = 225; Pull = 150. For LMC recordings, which require electrodes with finer tips, these values need to be adjusted. For pulling quartz capillaries, P-2000 manual suggests programs for fine tipped microelectrodes. These programs&#8217; preset parameters serve as useful starting points for systematic modifications to generate electrodes with good penetration success and low recording noise.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Extracellular Ringer Solution for the reference electrode</td>
			<td>Chemicals from Fisher Scientific</td>
			<td>10326390, NaCl 10010310, KCl 10147753, TES 10161800, CaCl2 10159872, MgCl2 10000430, sucrose</td>
			<td>See the recipe in the protocol section</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3 M KCl solution for filling the filamented recording microelectrode</td>
			<td>Salts from Fisher Scientific</td>
			<td>10010310, KCl</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Petroleum jelly</td>
			<td>Vaselin</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Non-stainless steel razor blades</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Blade holder/breaker</td>
			<td>Fine Science Tools By Dumont</td>
			<td>10053-09</td>
			<td>9 cm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Blu-tack</td>
			<td>Bostik</td>
			<td></td>
			<td>Alternatively, use molding clay</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Forceps</td>
			<td>Fine Science Tools By Dumont</td>
			<td>11252-00</td>
			<td>#5SF (super-fine tips)</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

electrophysiological method for recording intracellular voltage responses of drosophila photoreceptors and interneurons to light stimuli in vivo

Voltage responses of insect photoreceptors and visual interneurons can be accurately recorded with conventional sharp microelectrodes. The method described here enables the investigator to measure long-lasting (from minutes to hours) high-quality intracellular responses from single Drosophila R1-R6 photoreceptors and Large Monopolar Cells (LMCs) to light stimuli. Because the recording system has low noise, it can be used to study variability among individual cells in the fly eye, and how their outputs reflect the physical properties of the visual environment. We outline all key steps in performing this technique. The basic steps in constructing an appropriate electrophysiology set-up for recording, such as design and selection of the experimental equipment are described. We also explain how to prepare for recording by making appropriate (sharp) recording and (blunt) reference electrodes. Details are given on how to fix an intact fly in a bespoke fly-holder, prepare a small window in its eye and insert a recording electrode through this hole with minimal damage. We explain how to localize the center of a cell's receptive field, dark- or light-adapt the studied cell, and to record its voltage responses to dynamic light stimuli. Finally, we describe the criteria for stable normal recordings, show characteristic high-quality voltage responses of individual cells to different light stimuli, and briefly define how to quantify their signaling performance. Many aspects of the method are technically challenging and require practice and patience to master. But once learned and optimized for the investigator's experimental objectives, it grants outstanding in vivo neurophysiological data.

שיטת הרישום בה microelectrode חדה, כפי שהותאם כאן העין תסיסנית, שניתן להשתמש בם כדי לכמת דגימת מידע עצבית באופן מהימן ועיבוד בתאי רשתית lamina, ותקשורת ביניהם 4,5,7,8,10,33. באמצעות אותו ללמוד קידוד במניות wild-type שונים, מוטציות או זנים מהונדסים גנטית זבוב, השיטה הוכיחה את תמורתו; לא רק בכימות ההשפעות של מוטציה, טמפרטורה, דיאטה או ביטוי שנבחר 3,4,6,9,10,14,30,34, אלא גם חושפים סיבות מכניסטי התנהגויות ויזואלית שונות 14,34. השיטה היא גם ישים בקלות הכנות חרקים אחרות 35,36, העצמת מחקרי חזון neuroethological. הבא אנחנו להציג כמה דוגמאות של היישומים המוצלחים שלה. <img alt="איור 7" src="/files/ftp_upload/54142/54142fig7.jpg" /> מתח איור 7.<html> תגובות של זבוב פרותי R1-R6 קולטי אור כדי פולסו אור ב -20 ו -25 מעלות צלסיוס בגלל חדירות microelectrode חד הם לעתים קרובות מאוד יציבות, אפשר להקליט תגובות מתח של קולטי האור R1-R6 אותה לגירוי אור שניתן בטמפרטורות סביבה שונות התחממות או קירור לטוס. בשינה להגדיר הקופצים שלנו, בעל הזבוב מושם על מערכת טמפרטורת שליטה קרובה לולאת פלטייה אלמנט מבוססת. זה מאפשר לנו לשנות את טמפרטורת ראשו של הזבוב בתוך שניות. טמפרטורה גבוהה מאיצה את תגובות מתח ובאורח אופיינית מורידה את מתח המנוחה של קולטני אור R1-R6 (כפי שצוינה על ידי חצים אדומים). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54142/54142fig7large.jpg" target="_blank">נא ללחוץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> לימוד השפעת הטמפרטורה על פלט קולטי אור יפ-together.within-page = &quot;1&quot;&gt; עם מערכת הקלטה מעוצבת היטב מבודד רטט, השיטה יכולה לשמש למדידת השפעת הטמפרטורה על התפוקה העצבית של תאים בודדים על ידי התחממות או קירור לטוס. הדוגמא שניתנה תערוכות תגובות מתח דופק 10 msec ארוך בהיר, שנרשמו קולטי אור R1-R6 אותו ב 20 ו 25 מעלות צלסיוס (איור 7). כפי לכמת לפני 4,9, התחממות מורידה מתח מנוחה של קולטי אור בחושך, ומאיצה תגובות המתח שלה. <img alt="הספרה 8" src="/files/ftp_upload/54142/54142fig8.jpg" /> איור 8. ביצועי מאותת על זבוב הפירות R1-R6 קולטי האור משפר עם עוצמת אור (א) פלט קולטי האור לעמעם (להלן) ובהיר. (לעיל; 10,000 פעמים אור בהיר) חזר עוצמת האור נטורליסטי סדרות עתיות שרשמה אותו microelectrodeבאותו תא ב 20 o C. תגובות ל הגירוי הבהיר הן גדולות יותר, משום שהם לשלב דגימות יותר, תגובות יסודיות (בליטות) כדי פוטונים בודדים 4,5,7,8. (ב) 20 תגובות מתח חד שני ארוכות רצופות מורכבות. תגובות בודדות (אפור בהיר) נלקחו לאחר המגמות אדפטיבית (חץ א) נסוג (תיבה מקווקות א). אמצעי התגובה הדומה (האותות) הם העקבות הכהות. ההבדל בין האות לבין התגובות הבודדות הוא הרעש. (ג) התאים &#39;ביצועי איתות היה לכמת ידי ההקלטות &quot;יחסי אות לרעש (SNR) באמצעות השיטות הסטנדרטיות 4,5,7,8. פלט קולטי אור יש כ 64 הרץ טווח רחב יותר של איתות אמינה על הגירוי הבהיר ( &#39;≥1 המואר, עד 84 הרץ מאשר בבית העמום (SNR SNR)&#39; דים ≥1, עד 20 הרץ), עם היםignal לרעש יחס שיפור משמעותי; מ SNR דים MAX = 87 עד SNR מוארת MAX = 1,868. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54142/54142fig8large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> לימוד הסתגלות וקידוד עצבי על ידי חוזרים גירוי Noninvasiveness של השיטה, גרימת ניזק מועט יחסית במבני רשתית lamina, הופך אותו לאידיאלי ללימוד ביצועי האיתות של תאים בודדים לגירויים באור שונים במצב הפיזיולוגי הטבעי ליד שלהם in vivo. איור 8 מציג תגובות מתח של R1- R6 קולטי אור לגירוי סדרת זמן עוצמת אור נטורליסטי חזר עמום ובהיר ב 20 מעלות צלסיוס, ואילו איור 9 </strong&gt; תערוכות תגובות של אחר קולטי אור R1-R6 ו LMC לגירוי נטורליסטי שונה ב 25 o C. ההקלטות טרום postsynaptic בוצעו בנפרד משני זבובים שונים כי הקלטות תאיות סימולטני על ידי שני microelectrodes חד באותה הזבוב, אחד ברשתית והשני lamina, קשות מכדי להיות בת קיימא 30. <img alt="איור 9" src="/files/ftp_upload/54142/54142fig9.jpg" /> תגובות מתח איור 9. של זבוב הפירות R1-R6 קולטי האור ואת LMC כדי נאטורליסטי חוזרות גירוי ב 25 מעלות צלסיוס (א) R1-R6 (אפור) LMC (שחור) פלטי שרשמה microelectrodes שונה זבובים שונים. (ב) 20 מראש רצופים אור-התאמה מלאה (למעלה) ו postsynaptic (להלן) תגובות לאותו דפוס גירוי נטורליסטי עם תגובות בודדות, שמוצג אפור בהירד אמצעי התגובה המתאים (אותות) כעקבות הכהות. ההבדל בין האות לבין התגובות הבודדות הוא הרעש. (ג) התאים &#39;ביצועי איתות היה לכמת ידי ההקלטות &quot;יחסי אות לרעש (SNR). פלט LMC יש בערך 10 הרץ טווח רחב יותר של איתות אמינה (SNR &#39;≥1 LMC, עד 104 הרץ) מאשר תפוקת R1-R6 (SNR&#39; R ≥1, עד 94 הרץ). יחסי אות לרעש שניהם גבוהים (SNR LMC MAX = 142, SNR R MAX = 752), וכפי רעש ההקלטה היה נמוך, ההבדלים ביניהם משקפים הבדלי קידוד בזמן בין התאים. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54142/54142fig9large.jpg" target="_blank">אנא לחצו כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.</a> לאחר הופעת הגירוי, ההקלטות טיפוסיותly מהר להראות התאמת מגמות להתפוגג בעיקר בתוך 5-6 שניות. מכאן ואילך, התאים לייצר תגובות ומתואמות היטב לכל מצגת גירוי 1 שניות ארוכות (כל תיבה מקווקות סוגרת 20 של אלה). את הדירות מהתגובות הופכות להיות ברורות כאשר אלה מורכבים (איור 8B והאיור 9B). תגובות בודדות הן העקבים אפורים הדקים, אינו אומר העקבות הכהות העבות. התגובה הממוצעת נלקחת כמו האות העצבי, ואילו הרעש העצבי ההבדל בין הממוצע וכל 4,5,9,37,38 בתגובת פרט. אות לרעש בהתאמה יחסים בתחום תדר (האיור 8C ואיור 9 ג) התקבלו על ידי פורייה- הפיכת נתחי נתוני אותות ורעש לתוך ספקטרום כוח, חלוקת ספקטרום הספק האות הממוצעת עם ספקטרום הספק רעש הממוצע המתאים 4, 5,9,37,38. אופייני, אות לרעש המרבי היחסים of התפוקות העצביות רשמו לגירוי נטורליסטי הן גבוהות (100 - 1000), וכן בהכנות הכי היציבות עם רעש הקלטה נמוך מאוד יכול להגיע לערכי &gt;&gt; 1,000 (למשל, איור 8C.). שימו לב גם ההתחממות שמתרחב התאים &#39;רוחב הפס של אמין איתות 4 (SNR&#39; ברייט ≥ 1); למשל, את ההבדל היחסי בין שתי-R6s R1 איורים 8 ו -9, בהתאמה, הוא 10 הרץ (84 ב ג &#39;20 o ו -94 הרץ 25 מעלות צלסיוס). אפשר עוד מעריכים בכל שיעור התא של העברת מידע בין אות לרעש שלה יחס באמצעות המשוואה שאנון 32, או על ידי חישוב ההפרש בין שיעורי אנטרופיה אנטרופיה רעש &#39;התגובות דרך ושיטת הניפוח משולשת 39. פרטים נוספים על ניתוחים תיאורטיים מידע, והשימוש בהם והגבלותs במיוחד בשיטה זו ניתנות בפרסומים הקודמים 7,8,39. <img alt="איור 10" src="/files/ftp_upload/54142/54142fig10.jpg" /> תגובות איור 10. מתח של רוצח Fly R1-R6 קולטי אור ואת LMC חוזר נאטורליסטי גירוי ב 19 מעלות צלסיוס (א) R1-R6 (אפור) LMC (שחורה) פלטים שרשמו אותו microelectrode מאותו הזבוב; postsynaptically הראשון ובהמשך Presynaptically, כמו האלקטרודה כפי שהוצעה בעיניים. (ב) 20 מראש רצוף (לעיל) postsynaptic (להלן) תגובות (עקבות אפורות בהירות) לאותו דפוס גירוי נטורליסטי נתפסו לאחר הסתגלות ראשונית (תיבה מקווקות א). אמצעיהם הם האותות (העקבות הכהות על גבי), ואילו ההבדלים שלהם אל התגובות הבודדות לתת הרעש. (ג) סינייה המקבילl לרעש יחסי (SNR) חושבו איורים 8C ו 9 ג. פלט LMC יש כ למגוון רחב יותר של 100 הרץ של איתות אמין (SNR &#39;LMC MAX ≥1, עד 234 הרץ) מאשר התפוקה R1-R6 (SNR&#39; R MAX ≥1, עד 134 הרץ). יחסי אות לרעש שניהם גבוהים (SNR LMC MAX = 137, SNR R MAX = 627), וכפי אותה microelectrode שמש הקלטות, ההבדלים ביניהם משקפים הבדלים של ממש פלטים העצביים טרום postsynaptic. תוצאות אלו מרמזות כי מערכת ההקלטה הייתה רעש נמוך, והשפעתה על הניתוחים הייתה שולית. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/54142/54142fig10large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> מחקרי חזון Neuroethological </p&gt; השיטה יכולה לשמש גם כדי להקליט תגובות מתח טרום postsynaptic מעיני התרכובת של מינים שונים של חרקים 7,8,35,36 (איור 10), המתיר מחקרי neuroethological השוואתיים של עיבוד מידע חזותי. עבור מערכת ההקלטה הציגה, העיבוד הנדרש היחיד הוא בעלי הכנה חדשים, כל אחד עם פתיחה כראוי בגודל המין למד. הקלטות למופת אלה הן מן של רוצח הנקבה לעוף (attenuata Coenosia). הם מראים תגובות מתח תאיות של קולטי אור R1-R6 ו LMC לגירוי אור חוזרות זהה, כפי שמוצג על עמיתיהם תסיסנית באיור 9, אבל בגיל 19 o C. במקרה זה, הוא לפני ואחרי נתוני postsynaptic נרשמו מאותו הזבוב; בזו אחר זו, עם אותה אלקטרודה הקלטה (מלא 3 KCl M) הראשון לקידום דרך lamina לרוחב לפני להיכנסing הרשתית חזיתית. לשם השוואה לנתונים תסיסנית במהירות של 25 מעלות צלסיוס, נתוני Coenosia - אפילו בטמפרטורה הקרירה - תערוכות תגובות עם דינמיקה מהר; הרחבת סל האיתות אמינה (יחס אות לרעש &gt;&gt; 1) על פני טווח תדר רחב יותר. כזה עיבודים תפקודיים קידוד עצבי של גירויים נטורליסטי עולים בקנה אחד עם אורח חיים טורפים של Coenosia 36, אשר דורשים מידע spatiotemporal דיוק גבוה כדי להשיג התנהגויות ציד אוויריות מהר.

Watch this Scientific Journal Video about Electrophysiological Method for Recording Intracellular Voltage Responses of Drosophila Photoreceptors and Interneurons to Light Stimuli In Vivo at JoVE.com

Electrophysiological Method for Recording Intracellular Voltage Responses of Drosophila Photoreceptors and Interneurons to Light Stimuli In Vivo

Sharp microelectrodes enable accurate electrophysiological characterization of photoreceptor and visual interneuron output in living Drosophila. Here we show how to use this method to record high-quality voltage responses of individual cells to controlled light stimulation. This method is ideal for studying neural information processing in insect compound eyes.

שיטת אלקטרו עבור תגובות מתח תאיים הקלטה של<em&gt; תסיסנית</em&gt; קולטני אור ו interneurons יאירו גירויים<em&gt; In vivo</em

Voltage responses of insect photoreceptors and visual interneurons can be accurately recorded with conventional sharp microelectrodes. The method ...

electrophysiological-method-for-recording-intracellular-voltage

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Electrical Engineering

Neuroscience

Unit 1

Electrophysiological Method for Recording Intracellular Voltage Responses of Drosophila Photoreceptors and Interneurons to Light Stimuli In Vivo

System Protection

SCIENTISTS IN ACTION

18.5K Views.  Beijing Normal University. Sharp microelectrodes enable accurate electrophysiological characterization of photoreceptor and visual interneuron output in living Drosophila. Here we show how to use this method to record high-quality voltage responses of individual cells to controlled light stimulation. This method is ideal for studying neural information processing in insect compound eyes.

Video: Electrophysiological Method for Recording Intracellular Voltage Responses of Drosophila Photoreceptors and Interneurons to Light Stimuli In Vivo

Recording Behavioral Responses to Reflection in Crayfish

Social behavior depends on sensory input from the visual, mechanical and olfactory systems. One important issue concerns the relative roles of each sensory modality in guiding behavior. The role of visual inputs has been examined by isolating visual stimuli from mechanical and chemosensory stimuli. In some studies (Bruski &amp; Dunham, 1987: Delgado-Morales et al., 2004) visual inputs have been removed with blindfolds or low light intensity, and effects of remaining sensory modalities have been elucidated. An alternative approach is to study the effects of visual inputs in the absence of any appropriate mechanical and chemosensory cues. This approach aims to identify the exclusive role of visual inputs. 
We have used two methods to provide visual stimuli to crayfish without providing chemical and mechanical cues. In one method, crayfish are videotaped in an aquarium where half of the walls are covered in mirrors to provide a reflective environment, and the other half are covered in a non-reflective (matte finish) plastic. This gives the crayfish a choice between reflective and non-reflective environments. The reflective environment provides visual cues in the form of reflected images of the crayfish as it moves throughout half of the tank; these visual cues are missing from the non-reflective half of the tank. An alternative method is to videotape the behavior of crayfish in an aquarium separated by a smaller chamber at each end, with a crayfish in one small chamber providing visual cues and an inert object in the opposite small chamber providing visual input from a non-moving, non-crayfish source. 
Our published results indicate that responses of crayfish to the reflective environment depend on socialization and dominance rank. Socialized crayfish spent more time in the reflective environment and exhibited certain behaviors more frequently there than in the non-reflective environment; isolated crayfish showed no such differences. Crayfish that were housed in same-sex pairs developed a social rank of either dominant or subordinate. Responses to reflection differed between dominant and subordinate crayfish (May &amp; Mercier, 2006; May &amp; Mercier, 2007). Dominant crayfish spent more time on the reflective side, entered reflective corners more frequently and spent more time in reflective corners compared to the non-reflective side. Subordinate crayfish walked in reverse more often on the reflective side than on the non-reflective side. Preliminary data suggest similar effects from visual cues provided by a crayfish in a small adjoining chamber (May et al., 2008).

We have developed two methods for studying effects of visual cues on behavior in the absence of tactile and chemical cues. One method involves videotaping responses of crayfish to reflective walls in an aquarium; the other examines effects of visual inputs provided by a live crayfish behind a transparent partition.

הקלטה תגובות התנהגותיות כדי השתקפות של סרטן הנהרות

Social behavior depends on sensory input from the visual, mechanical and olfactory systems.  One important issue concerns the relative roles of each ...

Dual Electrophysiological Recordings of Synaptically-evoked Astroglial and Neuronal Responses in Acute Hippocampal Slices

Astrocytes form together with neurons tripartite synapses, where they integrate and modulate neuronal activity. Indeed, astrocytes sense neuronal inputs through activation of their ion channels and neurotransmitter receptors, and process information in part through activity-dependent release of gliotransmitters. Furthermore, astrocytes constitute the main uptake system for glutamate, contribute to potassium spatial buffering, as well as to GABA clearance. These cells therefore constantly monitor synaptic activity, and are thereby sensitive indicators for alterations in synaptically-released glutamate, GABA and extracellular potassium levels. Additionally, alterations in astroglial uptake activity or buffering capacity can have severe effects on neuronal functions, and might be overlooked when characterizing physiopathological situations or knockout mice. Dual recording of neuronal and astroglial activities is therefore an important method to study alterations in synaptic strength associated to concomitant changes in astroglial uptake and buffering capacities. Here we describe how to prepare hippocampal slices, how to identify stratum radiatum astrocytes, and how to record simultaneously neuronal and astroglial electrophysiological responses. Furthermore, we describe how to isolate pharmacologically the synaptically-evoked astroglial currents.

The preparation of acute brain slices from isolated hippocampi, as well as the simultaneous electrophysiological recordings of astrocytes and neurons in stratum radiatum during stimulation of schaffer collaterals is described. The pharmacological isolation of astroglial potassium and glutamate transporter currents is demonstrated.

קלטות אלקטרו כפולות של תגובות Astroglial ועצביות עוררו-synaptically בפרוסות ביפוקמפוס חריפות

Astrocytes form together with neurons tripartite synapses, where they integrate and modulate neuronal activity. Indeed, astrocytes sense neuronal inputs ...

A Method for Systematic Electrochemical and Electrophysiological Evaluation of Neural Recording Electrodes

New materials and designs for neural implants are typically tested separately, with a demonstration of performance but without reference to other implant characteristics.&#160;This precludes a rational selection of a particular implant as optimal for a particular application and the development of new materials based on the most critical performance parameters.&#160;This article develops a protocol for in vitro and in vivo testing of neural recording electrodes.&#160;Recommended parameters for electrochemical and electrophysiological testing are documented with the key steps and potential issues discussed.&#160;This method eliminates or reduces the impact of many systematic errors present in simpler in vivo testing paradigms, especially variations in electrode/neuron distance and between animal models.&#160;The result is a strong correlation between the critical in vitro and in vivo responses, such as impedance and signal-to-noise ratio.&#160;This protocol can easily be adapted to test other electrode materials and designs.&#160;The in vitro techniques can be expanded to any other nondestructive method to determine further important performance indicators.&#160;The principles used for the surgical approach in the auditory pathway can also be modified to other neural regions or tissue.

Different electrode coatings affect neural recording performance through changes to electrochemical, chemical and mechanical properties. Comparison of electrodes in vitro is relatively simple, however comparison of in vivo response is typically complicated by variations in electrode/neuron distance and between animals. This article provides a robust method to compare neural recording electrodes.

שיטה לאלקטרוכימי שיטתי ואלקטרו הערכה של אלקטרודות הקלטה עצביות

New materials and designs for neural implants are typically tested separately, with a demonstration of performance but without reference to other implant ...

Electrophysiological Recording From Drosophila Labellar Taste Sensilla

The peripheral taste response of insects can be powerfully investigated with electrophysiological techniques. The method described here allows the researcher to measure gustatory responses directly and quantitatively, reflecting the sensory input that the insect nervous system receives from taste stimuli in its environment. This protocol outlines all key steps in performing this technique. The critical steps in assembling an electrophysiology rig, such as selection of necessary equipment and a suitable environment for recording, are delineated. We also describe how to prepare for recording by making appropriate reference and recording electrodes, and tastant solutions. We describe in detail the method used for preparing the insect by insertion of a glass reference electrode into the fly in order to immobilize the proboscis. We show traces of the electrical impulses fired by taste neurons in response to a sugar and a bitter compound. Aspects of the protocol are technically challenging and we include an extensive description of some common technical challenges that may be encountered, such as lack of signal or excessive noise in the system, and potential solutions. The technique has limitations, such as the inability to deliver temporally complex stimuli, observe background firing immediately prior to stimulus delivery, or use water-insoluble taste compounds conveniently. Despite these limitations, this technique (including minor variations referenced in the protocol) is a standard, broadly accepted procedure for recording Drosophila neuronal responses to taste compounds.

Electrophysiological Recording From Drosophila Labellar Taste Sensilla

This protocol describes extracellular recording of the action potential responses fired by labellar taste neurons in Drosophila.

הקלטת אלקטרו מ<em&gt; דרוזופילה</em&gt; Labellar טעם Sensilla

The peripheral taste response of insects can be powerfully investigated with electrophysiological techniques. The method described here allows the ...

A Guide to In vivo Single-unit Recording from Optogenetically Identified Cortical Inhibitory Interneurons

A major challenge in neurophysiology has been to characterize the response properties and function of the numerous inhibitory cell types in the cerebral cortex. We here share our strategy for obtaining stable, well-isolated single-unit recordings from identified inhibitory interneurons in the anesthetized mouse cortex using a method developed by Lima and colleagues1. Recordings are performed in mice expressing Channelrhodopsin-2 (ChR2) in specific neuronal subpopulations. Members of the population are identified by their response to a brief flash of blue light. This technique &#8211; termed &#8220;PINP&#8221;, or Photostimulation-assisted Identification of Neuronal Populations &#8211; can be implemented with standard extracellular recording equipment. It can serve as an inexpensive and accessible alternative to calcium imaging or visually-guided patching, for the purpose of targeting extracellular recordings to genetically-identified cells. Here we provide a set of guidelines for optimizing the method in everyday practice. We refined our strategy specifically for targeting parvalbumin-positive (PV+) cells, but have found that it works for other interneuron types as well, such as somatostatin-expressing (SOM+) and calretinin-expressing (CR+) interneurons.

A Guide to In vivo Single-unit Recording from Optogenetically Identified Cortical Inhibitory Interneurons

Here we describe our strategy for obtaining stable, well-isolated single-unit recordings from identified inhibitory interneurons in the anesthetized mouse cortex. Neurons expressing ChR2 are identified by their response to blue light. The method uses standard extracellular recording equipment, and serves as an inexpensive alternative to calcium imaging or visually-guided patching.

מדריך ל<em&gt; בשנת vivo</em&gt; הקלטה חד-יחידה מקליפת המוח המעכבת interneurons המזוהות Optogenetically

A major challenge in neurophysiology has been to characterize the response properties and function of the numerous inhibitory cell types in the cerebral ...

Analyzing Synaptic Modulation of Drosophila melanogaster Photoreceptors after Exposure to Prolonged Light

The nervous system has the remarkable ability to adapt and respond to various stimuli. This neural adjustment is largely achieved through plasticity at the synaptic level. The Active Zone (AZ) is the region at the presynaptic membrane that mediates neurotransmitter release and is composed of a dense collection of scaffold proteins. AZs of Drosophila melanogaster (Drosophila) photoreceptors undergo molecular remodeling after prolonged exposure to natural ambient light. Thus the level of neuronal activity can rearrange the molecular composition of the AZ and contribute to the regulation of the functional output.
Starting from the light exposure set-up preparation to the immunohistochemistry, this protocol details how to quantify the number, the spatial distribution, and the delocalization level of synaptic molecules at AZs in Drosophila photoreceptors. Using image analysis software, clusters of the GFP-fused AZ component Bruchpilot were identified for each R8 photoreceptor (R8) axon terminal. Detected Bruchpilot spots were automatically assigned to individual R8 axons. To calculate the distribution of spot frequency along the axon, we implemented a customized software plugin. Each axon&#39;s start-point and end-point were manually defined and the position of each Bruchpilot spot was projected onto the connecting line between start and end-point. Besides the number of Bruchpilot clusters, we also quantified the delocalization level of Bruchpilot-GFP within the clusters. These measurements reflect in detail the spatially resolved synaptic dynamics in a single neuron under different environmental conditions to stimuli.

Analyzing Synaptic Modulation of Drosophila melanogaster Photoreceptors after Exposure to Prolonged Light

Here we show how to quantify the number and spatial distribution of synaptic active zones in Drosophila melanogaster&#160;photoreceptors, highlighted with a genetically encoded molecular marker, and their modulation after prolonged exposure to light.

ניתוח Synaptic אפנון של<em&gt; תסיסנית</em&gt; קולטני אור לאחר חשיפה לאור ממושך

The nervous system has the remarkable ability to adapt and respond to various stimuli. This neural adjustment is largely achieved through plasticity at ...

Electrophysiological Method for Whole-cell Voltage Clamp Recordings from Drosophila Photoreceptors

Whole-cell voltage clamp recordings from Drosophila melanogaster photoreceptors have revolutionized the field of invertebrate visual transduction, enabling the use of D. melanogaster molecular genetics to study inositol-lipid signaling and Transient Receptor Potential (TRP) channels at the single-molecule level. A handful of labs have mastered this powerful technique, which enables the analysis of the physiological responses to light under highly controlled conditions. This technique allows control over the intracellular and extracellular media; the membrane voltage; and the fast application of pharmacological compounds, such as a variety of ionic or pH indicators, to the intra- and extracellular media. With an exceptionally high signal-to-noise ratio, this method enables the measurement of dark spontaneous and light-induced unitary currents (i.e.&#160;spontaneous and quantum bumps) and macroscopic Light-induced Currents (LIC) from single D. melanogaster photoreceptors. This protocol outlines, in great detail, all the key steps necessary to perform this technique, which includes both electrophysiological and optical recordings. The fly retina dissection procedure for the attainment of intact and viable ex vivo isolated ommatidia in the bath chamber is described. The equipment needed to perform whole-cell and fluorescence imaging measurements are also detailed. Finally, the pitfalls in using this delicate preparation during extended experiments are explained.

Electrophysiological Method for Whole-cell Voltage Clamp Recordings from Drosophila Photoreceptors

Whole-cell recordings from Drosophila melanogaster photoreceptors enable the measurement of spontaneous dark bumps, quantum bumps, macroscopic responses to light, and current-voltage relationships under various conditions. In combination with D. melanogaster genetic manipulation tools, this method enables the study of the ubiquitous inositol-lipid signaling pathway and its target, the TRP channel.

שיטה אלקטרו-קולית לקולקציית מתח מלא<em&gt; תסיסנית</em&gt; פוטורספטורים

Whole-cell voltage clamp recordings from Drosophila melanogaster photoreceptors have revolutionized the field of invertebrate visual transduction, ...

Electrophysiological Recording from Drosophila Trichoid Sensilla in Response to Odorants of Low Volatility

Insects rely on their sense of smell to guide a wide range of behaviors that are critical for their survival, such as food-seeking, predator avoidance, oviposition, and mating. Myriad chemicals of varying volatilities have been identified as natural odorants that activate insect Olfactory Receptor Neurons (ORNs). However, studying the olfactory responses to low-volatility odorants has been hampered by an inability to effectively present such stimuli using conventional odor-delivery methods. Here, we describe a procedure that permits the effective presentation of low-volatility odorants for in vivo Single-Sensillum Recording (SSR). By minimizing the distance between the odor source and the target tissue, this method allows for the application of biologically salient but hitherto inaccessible odorants, including palmitoleic acid, a stimulatory pheromone with a demonstrated effect on ORNs involved in courtship and mating behavior1. Our procedure thus affords a new avenue to assay a host of low-volatility odorants for the study of insect olfaction and pheromone communication.

Electrophysiological Recording from Drosophila Trichoid Sensilla in Response to Odorants of Low Volatility

The overall goal of this protocol is to demonstrate how to present odorants of low volatility for single-sensillum recording from Drosophila olfactory receptor neurons that respond to long-chain cuticular pheromones.

הקלטה אלקטרופיזיולוגית מ<em&gt; תסיסנית</em&gt; Trichoid Sensilla בתגובה ריחות של תנודתיות נמוכה

Insects rely on their sense of smell to guide a wide range of behaviors that are critical for their survival, such as food-seeking, predator avoidance, ...

Ex Vivo Calcium Imaging for Visualizing Brain Responses to Endocrine Signaling in Drosophila

Organ-to-organ communication by endocrine signaling, for example, from the periphery to the brain, is essential for maintaining homeostasis. As a model animal for endocrine research, Drosophila melanogaster, which has sophisticated genetic tools and genome information, is being increasingly used. This article describes a method for the calcium imaging of Drosophila brain explants. This method enables the detection of the direct signaling of a hormone to the brain. It is well known that many peptide hormones act through G-protein-coupled receptors (GPCRs), whose activation causes an increase in the intracellular Ca2+concentration. Neural activation also elevates intracellular Ca2+ levels, from both Ca2+ influx and the release of Ca2+ stored in the endoplasmic reticulum (ER). A calcium sensor, GCaMP, can monitor these Ca2+ changes. In this method, GCaMP is expressed in the neurons of interest, and the GCaMP-expressing larval brain is dissected and cultured ex vivo. The test peptide is then applied to the brain explant, and the fluorescent changes in GCaMP are detected using a spinning disc confocal microscope equipped with a CCD camera. Using this method, any water-soluble molecule can be tested, and various cellular events associated with neural activation can be imaged using the appropriate fluorescent indicators. Moreover, by modifying the imaging chamber, this method can be used to image other Drosophila organs or the organs of other animals.

Ex Vivo Calcium Imaging for Visualizing Brain Responses to Endocrine Signaling in Drosophila

This paper describes a protocol for ex vivo calcium imaging of the Drosophila brain. In this method, natural or synthetic compounds can be applied to the buffer to test their ability to activate particular neurons in the brain.

לשעבר Vivo הדמיית סידן להמחשת התגובות המוח איתות האנדוקרינית ב דרוזופילה

Organ-to-organ communication by endocrine signaling, for example, from the periphery to the brain, is essential for maintaining homeostasis. As a model ...

Preparing Adult Drosophila melanogaster for Whole Brain Imaging during Behavior and Stimuli Responses

We present a method developed specifically to image the whole Drosophila brain during ongoing behavior such as walking. Head fixation and dissection are optimized to minimize their impact on behavior. This is first achieved by using a holder that minimizes movement hindrances. The back of the fly&#8217;s head is glued to this holder at an angle that allows optical access to the whole brain while retaining the fly&#8217;s ability to walk, groom, smell, taste and see. The back of the head is dissected to remove tissues in the optical path and muscles responsible for head movement artefacts. The fly brain can subsequently be imaged to record brain activity, for instance using calcium or voltage indicators, during specific behaviors such as walking or grooming, and in response to different stimuli. Once the challenging dissection, which requires considerable practice, has been mastered, this technique allows to record rich data sets relating whole brain activity to behavior and stimulus responses.

Preparing Adult Drosophila melanogaster for Whole Brain Imaging during Behavior and Stimuli Responses

We present a method specifically tailored to image the whole brain of adult Drosophila during behavior and in response to stimuli. The head is positioned to allow optical access to the whole brain, while the fly can move its legs and the antennae, the tip of the proboscis, and the eyes can receive sensory stimuli.

הכנת מלנוגאסטר דרוזופילה למבוגרים להדמיית מוח שלמה במהלך תגובות התנהגות וגירויים

We present a method developed specifically to image the whole Drosophila brain during ongoing behavior such as walking. Head fixation and dissection are ...