Name: techniques for investigating the anatomy of the ant visual system
Uploaded: 2017-11-27T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 56 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Techniques for Investigating the Anatomy of the Ant Visual System at JoVE.com

אנחנו אסירי תודה יוכן Zeil, פול קופר, בירגיט גריינר לחלוק את הידע שלהם באנטומיה חרקים, על הפגנת כמה מהטכניקות שתיארנו כאן. אנחנו אסירי תודה לצוות מוכשר ותומכת במרכז מיקרוסקופיה מתקדמת באוניברסיטה, יחידת מיקרוסקופיה MQU עבודה זו נתמכה על ידי מלגה לתואר שני FRE ומענקים מטעם המועצה מחקר אוסטרלי (DE120100019, FT140100221, DP150101172).

<ol>
	<li>Zeil, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visual+homing:+an+insect+perspective.">Visual homing: an insect perspective.</a> Curr. Opin. Neurobiol. 22, 285-293 (2012).</li><li>Wehner, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Desert+ant+navigation:+how+miniature+brains+solve+complex+tasks.">Desert ant navigation: how miniature brains solve complex tasks.</a> J. Comp. Physiol. A. 189, 579-588 (2003).</li><li>Fent, K., Wehner, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ocelli:+a+celestial+compass+in+the+desert+ant+Cataglyphis.">Ocelli: a celestial compass in the desert ant Cataglyphis.</a> Science. 228, 192-194 (1985).</li><li>Warrant, E. J., Dacke, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visual+navigation+in+nocturnal+Insects.">Visual navigation in nocturnal Insects.</a> Physiology. 31, 182-192 (2016).</li><li>Taylor, G. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+dual+function+of+Orchid+bee+ocelli+as+revealed+by+x-ray+microtomography.">The dual function of Orchid bee ocelli as revealed by x-ray microtomography.</a> Curr. Biol. 26, 1-6 (2016).</li><li>H&#246;lldobler, B., Wilson, E. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The Ants. , (1990).</li><li>Ali, T. M. M., Urbani, C. B., Billen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiple+jumping+behaviors+in+the+ant+Harpegnathos+saltator.">Multiple jumping behaviors in the ant Harpegnathos saltator.</a> Naturwissen. 79, 374-376 (1992).</li><li>Weiser, M. D., Kaspari, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ecological+morphospace+of+New+World+ants.">Ecological morphospace of New World ants.</a> Ecol. Entomol. 31, 131-142 (2006).</li><li>Bulova, S., Purce, K., Khodak, P., Sulger, E., O'Donnell, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Into+the+black+and+back:+the+ecology+of+brain+investment+in+Neotropical+army+ants+(Formicidae:+Dorylinae).">Into the black and back: the ecology of brain investment in Neotropical army ants (Formicidae: Dorylinae).</a> Naturwissen. 103, 3-4 (2016).</li><li>Narendra, A., Reid, S. F., Hemmi, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+twilight+zone:+ambient+light+levels+trigger+activity+in+primitive+ants.">The twilight zone: ambient light levels trigger activity in primitive ants.</a> Proc. R. Soc. B. 277, 1531-1538 (2010).</li><li>Narendra, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Caste-specific+visual+adaptations+to+distinct+daily+activity+schedules+in+Australian+Myrmecia+ants.">Caste-specific visual adaptations to distinct daily activity schedules in Australian Myrmecia ants.</a> Proc. R. Soc. B. 278, 1141-1149 (2011).</li><li>Moser, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Eye+size+and+behaviour+of+day-and+night-flying+leafcutting+ant+alates.">Eye size and behaviour of day-and night-flying leafcutting ant alates.</a> J. Zool. 264, 69-75 (2004).</li><li>St&#246;ckl, A. L., Ribi, W. A., Warrant, E. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adaptations+for+nocturnal+and+diurnal+vision+in+the+hawkmoth+lamina.">Adaptations for nocturnal and diurnal vision in the hawkmoth lamina.</a> J. Comp. Neurol. 524, 160-175 (2016).</li><li>Zeil, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sexual+dimorphism+in+the+visual+system+of+flies:+the+compound+eyes+and+neural+superposition+in+Bibionidae+(Diptera).">Sexual dimorphism in the visual system of flies: the compound eyes and neural superposition in Bibionidae (Diptera).</a> J. Comp. Physiol. A. 150, 379-393 (1983).</li><li>Dacke, M., Nordstr&#246;m, P., Scholtz, C. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Twilight+orientation+to+polarised+light+in+the+crepuscular+dung+beetle+Scarabaeus+zambesianus.">Twilight orientation to polarised light in the crepuscular dung beetle Scarabaeus zambesianus.</a> J. Exp. Biol. 206, 1535-1543 (2003).</li><li>Greiner, B., Ribi, W. A., Warrant, E. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Retinal+and+optical+adaptations+for+nocturnal+vision+in+the+halictid+bee+Megalopta+genalis.">Retinal and optical adaptations for nocturnal vision in the halictid bee Megalopta genalis.</a> Cell Tiss Res. 316, 377-390 (2004).</li><li>Warrant, E. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nocturnal+vision+and+landmark+orientation+in+a+tropical+halictid+bee.">Nocturnal vision and landmark orientation in a tropical halictid bee.</a> Curr. Biol. 14, 1309-1318 (2004).</li><li>Lattke, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Ants Standard Methods for Measuring and Monitoring Biodiversity. , 155-171 (2000).</li><li>Ribi, W. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> A Handbook in Biological Electron Microscopy. , 1-106 (1987).</li><li>Narendra, A., Ramirez-Esquivel, F., Ribi, W. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Compound+eye+and+ocellar+structure+for+walking+and+flying+modes+of+locomotion+in+the+Australian+ant,+Camponotus+consobrinus.">Compound eye and ocellar structure for walking and flying modes of locomotion in the Australian ant, Camponotus consobrinus.</a> Sci. Rep. 6, 22331 (2016).</li><li>Narendra, A., Greiner, B., Ribi, W. A., Zeil, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Light+and+dark+adaptation+mechanisms+in+the+compound+eyes+of+Myrmecia+ants+that+occupy+discrete+temporal+niches.">Light and dark adaptation mechanisms in the compound eyes of Myrmecia ants that occupy discrete temporal niches.</a> J. Exp. Biol. 219, 2435-2442 (2016).</li><li>Ribi, W. A., Zeil, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+visual+system+of+the+Australian+&amp;#34;Redeye&amp;#34;+cicada+(Psaltoda+moerens).">The visual system of the Australian &amp;#34;Redeye&amp;#34; cicada (Psaltoda moerens).</a> Arthr. Struct. Dev. 44, 574-586 (2015).</li><li>Ribi, W. A., Warrant, E. J., Zeil, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+organization+of+honeybee+ocelli:+regional+specializations+and+rhabdom+arrangements.">The organization of honeybee ocelli: regional specializations and rhabdom arrangements.</a> Arthr. Struct. Dev. 40, 509-520 (2011).</li><li>Ribi, W. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Colour+receptors+in+the+eye+of+the+digger+wasp,+Sphex+cognatus+Smith:+evaluation+by+selective+adaptation.">Colour receptors in the eye of the digger wasp, Sphex cognatus Smith: evaluation by selective adaptation.</a> Cell Tiss. Res. 195, 471-483 (1978).</li><li>Ribi, W. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrastructure+and+migration+of+screening+pigments+in+the+retina+of+Pieris+rapae+L.+(Lepidoptera,+Pieridae).">Ultrastructure and migration of screening pigments in the retina of Pieris rapae L. (Lepidoptera, Pieridae).</a> Cell Tiss. Res. 191, 57-73 (1978).</li><li>Lau, T., Gross, E., Meyer-Rochow, V. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sexual+dimorphism+and+light/dark+adaptation+in+the+compound+eyes+of+male+and+female+Acentria+ephemerella+(Lepidoptera:+Pyraloidea:+Crambidae).">Sexual dimorphism and light/dark adaptation in the compound eyes of male and female Acentria ephemerella (Lepidoptera: Pyraloidea: Crambidae).</a> Eur. J. Entomol. 104, 459-470 (2007).</li><li>Wipfler, B., Pohl, H., Yavorskaya, M. I., Beutel, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+of+methods+for+analysing+insect+structures+-+the+role+of+morphology+in+the+age+of+phylogenomics.">A review of methods for analysing insect structures - the role of morphology in the age of phylogenomics.</a> Curr. Opin. Insect Sci. 18, 60-68 (2016).</li><li>Streinzer, M., Brockmann, A., Nagaraja, N., Spaethe, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sex+and+caste-specific+variation+in+compound+eye+morphology+of+five+honeybee+species.">Sex and caste-specific variation in compound eye morphology of five honeybee species.</a> PLoS ONE. 8, e57702 (2013).</li><li>Somanathan, H., Warrant, E. J., Borges, R. M., Wall&#233;n, R., Kelber, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Resolution+and+sensitivity+of+the+eyes+of+the+Asian+honeybees+Apis+florea,+Apis+cerana+and+Apis+dorsata.">Resolution and sensitivity of the eyes of the Asian honeybees Apis florea, Apis cerana and Apis dorsata.</a> J. Exp. Biol. 212, 2448-2453 (2009).</li></ol>

המחברים מצהירים אין אינטרסים מתחרים.

הסוויטה מהשיטות המתוארות למעלה מאפשרים חקירה יעילה לתוך המערכת האופטית של נמלים וחרקים אחרים. טכניקות אלה מתבקשים ליידע את ההבנה שלנו של רזולוציית דגימה, רגישות אופטי פוטנציאל הרגישות קיטוב של העין נחקר. הידע הזה מספק בסיס חשוב פיזיולוגיים והתנהגותיים בחקירה שלהם יכולות חזותיות. יתר על ?...

החזון הוא אפנות החישה חשוב עבור רוב בעלי החיים. ראייה חיונית במיוחד בהקשר של הניווט עבור מטרות איכון, הקמת הקפדה על מסלולים ואת קבלת מידע מצפן1,2. חרקים לזהות מידע חזותי באמצעות זוג עיניים מורכבות וקרא, במקרים מסוימים, הניח dorsally העיניים פשוט אחד עד שלושה ocelli3,4,5.
העיניים של נמלים הם מעניינים במיוחד, כי בעוד נמלים הם מגוונים להפליא, הם משמרים בכמה מאפיינים מרכזיים על פני מינים. למרות וריאציה דרמטי של האנטומיה, בגודל אקולוגיה, הרוב המכריע של מינים הם eusocial, לחיות במושבות; כתוצאה מכך, מינים שונים בפני אתגרים חזותית דומה מבחינת ניווט אחורה וקדימה בין מקום מרכזי משאבים. מעבר הנמלים bauplan העין בסיסי זהה יכול להיות שנצפו בבעלי חיים הנע בין 0.5-26 מ מ, אורך הגוף, מן באופן בלעדי ההשתנות היומית למינים בקפדנות ליליים, ומן איטי הליכה התת-קרקעי מזנק טורפים חזותי6,7, 8,9,10. כל אלה הבדלים מזעזעת אקולוגיה והתנהגות להצמיח התמורות הרבות של מבנים בסיסיים העין אותה כדי להתאים סביבות שונות, אורחות חיים, את גודל הגוף11,12. כתוצאה מכך, לומד את האקולוגיה חזותי של נמלים מספק אוצר אמיתי של אפשרויות לחוקר נחוש.
הבנת מערכת הראייה של חרקים חיוני הצצה יכולות התנהגותיות שלהם. זה לכאורה אינטגרטיבי מחקרים המשלבים יפה האנטומיה עם אקולוגיה והתנהגות כדי הצלחה גדולה כמה קבוצות חרקים (למשל, הפניות13,14,15,16, 17)-למרות בתחום הניווט נמלה והתנהגות נמלה באופן כללי היה מוצלח למדי, מעט מאוד דגש הושם על נמלה החזון מחוץ זנים נבחרים אחדים. כאן, אנחנו לפרט על טכניקות מעורב בחקירת עין עיצוב של נמלים. בעוד אנו נתמקד נמלים, שיטות אלה ניתן להחיל, עם שינויים קלים, חרקים אחרים, גם.

<table><tbody><tr><td>Ant</td><td>Myrmecia midas</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Stereomicroscope</td><td>Leica M205 FA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Sputter coater</td><td>Pro Sci Tech</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ethanol</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Petri dish</td><td>ProSciTech</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Dissecting microscope</td><td>Leica MZ6</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Insect Pin</td><td>ProSciTech</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Colourless nail polish</td><td>Non branded: from any cosmetic store</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Glass slide</td><td>ProSciTech</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Razor blade</td><td>ProSciTech</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Foreceps</td><td>ProSciTech</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Cover slip</td><td>ProSciTech</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Compound microscope</td><td>Leica DM5000 B</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Glutaraldehyde</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Paraformalydehyde</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Potassium Chloride (KCl)</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>di-Sodium Hydrogen phosphate (Na2HPO4)</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Potassium di-Hydrogen Phosphate (KH2PO4)</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Sodium Chloride (NaCl)</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Osmium tetroxide</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Acetone</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Araldite Epoxy Resin</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Pasteur pipette</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Toluidie Blue</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Hotplate</td><td>Riechert HK120</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

techniques for investigating the anatomy of the ant visual system

מאמר זה מתאר חבילת טכניקות במיקרוסקופ אור (LM) ואלקטרון (EM) אשר יכול לשמש כדי ללמוד על האנטומיה העין הפנימיים והחיצוניים של חרקים. אלה כוללים טכניקות מסורתיות היסטולוגית ממוטבים לעבודה על העיניים נמלה, הותאם לעבודה בתאום עם טכניקות טיפול נוספות במיקרוסקופ אלקטרונים הילוכים (TEM) ואלקטרון סריקה (SEM). שיטות אלה, למרות מאוד שימושי, יכול להיות קשה microscopist המתחיל, לכן דגש רב הושם במאמר זה על פתרון בעיות, אופטימיזציה עבור פרטים שונים. אנו מספקים מידע על טכניקות הדמיה עבור הדגימה כולה (מיקרוסקופיה-צילום ו- SEM), לדבר על היתרונות והחסרונות שלהם. אנו להדגיש המשמשת לקביעת קטרים העדשה לעין כל, לדבר על טכניקות חדשות לשיפור. לבסוף, נדון בטכניקות מעורב בהכנת הדגימות באימות LM ו- TEM, חלוקתה מכתים, הדמיה אלה דוגמאות. נדון על משוכות אחד עשוי לבוא על פני בעת הכנת דוגמאות, הדרך הטובה ביותר לנווט אותם.

השיטות המתוארות כאן מאפשרים לימוד מפורט של התם עיניים מורכבות של נמלים. הדמיה התצוגה הגבי של הראש תוך שימוש בטכניקות photomicrography Z-מחסנית מאפשרת לקבל מבט כולל על הפריסה של מערכת הראייה (איור 1). זוהי הכנה טובה עבור ניתוח וכדי לקבוע את הזווית אופטים הנדרש. טכני?...

Watch this Scientific Journal Video about Techniques for Investigating the Anatomy of the Ant Visual System at JoVE.com

Techniques for Investigating the Anatomy of the Ant Visual System

מאמר זה מתאר חבילת של טכניקות אור ואלקטרון ללמוד על האנטומיה העין הפנימיים והחיצוניים של חרקים. אלה כוללים מספר טכניקות מסורתיות ממוטבים לעבודה על נמלה, מפורט לפתרון בעיות עיניים הצעות עבור אופטימיזציה עבור דגימות שונות ואזורים מעניינים.

טכניקות חוקר האנטומיה של מערכת הראייה נמלה

This article outlines a suite of techniques in light microscopy (LM) and electron microscopy (EM) which can be used to study the internal and external eye ...

techniques-for-investigating-the-anatomy-of-the-ant-visual-system

Research

JoVE Journal

Environment

13.2K Views.  Australian National University. מאמר זה מתאר חבילת של טכניקות אור ואלקטרון ללמוד על האנטומיה העין הפנימיים והחיצוניים של חרקים. אלה כוללים מספר טכניקות מסורתיות ממוטבים לעבודה על נמלה, מפורט לפתרון בעיות עיניים הצעות עבור אופטימיזציה עבור דגימות שונות ואזורים מעניינים.

Video: Techniques for Investigating the Anatomy of the Ant Visual System

Visual Classical Conditioning in Wood Ants

Several species of insects have become model systems for studying learning and memory formation. Although many studies focus on freely moving animals, studies implementing classical conditioning paradigms with harnessed insects have been important for investigating the exact cues that individuals learn and the neural mechanisms underlying learning and memory formation. Here we present a protocol for evoking visual associative learning in wood ants through classical conditioning. In this paradigm, ants are harnessed and presented with a visual cue (a blue cardboard), the conditional stimulus (CS), paired with an appetitive sugar reward, the unconditional stimulus (US). Ants perform a Maxilla-Labium Extension Reflex (MaLER), the unconditional response (UR), which can be used as a readout for learning. Training consists of 10 trials, separated by a 5-minute intertrial interval (ITI). Ants are also tested for memory retention 10 minutes or 1 hour after training. This protocol has the potential to allow researchers to analyze, in a precise and controlled manner, the details of visual memory formation and the neural basis of learning and memory formation in wood ants.

We present a protocol for the classical conditioning of harnessed ants that permits researchers to study visual learning and memory formation at a level of analysis not possible with freely moving individuals.

התניה קלאסית חזותי של נמלות עץ

Several species of insects have become model systems for studying learning and memory formation. Although many studies focus on freely moving animals, ...

Behavior

The Gateway to the Brain: Dissecting the Primate Eye

The visual system in humans is considered the gateway to the world and plays a principal role in the plethora of sensory, perceptual and cognitive processes. It is therefore not surprising that quality of vision is tied to quality of life . Despite widespread clinical and basic research surrounding the causes of visual disorders, many forms of visual impairments, such as retinitis pigmentosa and macular degeneration, lack effective treatments. Non-human primates have the closest general features of eye development to that of humans. Not only do they have a similar vascular anatomy, but amongst other mammals, primates have the unique characteristic of having a region in the temporal retina specialized for high visual acuity, the fovea1. Here we describe a general technique for dissecting the primate retina to provide tissue for retinal histology, immunohistochemistry, laser capture microdissection, as well as light and electron microscopy. With the extended use of the non-human primate as a translational model, our hope is that improved understanding of the retina will provide insights into effective approaches towards attenuating or reversing the negative impact of visual disorders on the quality of life of affected individuals.

The non-human primate is an important translational species for our understanding of development and aging. The anatomical organization of the primate retina may provide important insights into normal and pathological conditions in humans.

השער המוח: בניתוח עיניים הפרימאטים

The visual system in humans is considered the  gateway  to the world and plays a principal role in the plethora of sensory, perceptual and cognitive ...

Biology

Tactile Conditioning And Movement Analysis Of Antennal Sampling Strategies In Honey Bees (Apis mellifera L.)

Honey bees (Apis mellifera L.) are eusocial insects and well known for their complex division of labor and associative learning capability1, 2. The worker bees spend the first half of their life inside the dark hive, where they are nursing the larvae or building the regular hexagonal combs for food (e.g. pollen or nectar) and brood3. The antennae are extraordinary multisensory feelers and play a pivotal role in various tactile mediated tasks4, including hive building5 and pattern recognition6. Later in life, each single bee leaves the hive to forage for food. Then a bee has to learn to discriminate profitable food sources, memorize their location, and communicate it to its nest mates7. Bees use different floral signals like colors or odors7, 8, but also tactile cues from the petal surface9 to form multisensory memories of the food source. Under laboratory conditions, bees can be trained in an appetitive learning paradigm to discriminate tactile object features, such as edges or grooves with their antennae10, 11, 12, 13. This learning paradigm is closely related to the classical olfactory conditioning of the proboscis extension response (PER) in harnessed bees14. The advantage of the tactile learning paradigm in the laboratory is the possibility of combining behavioral experiments on learning with various physiological measurements, including the analysis of the antennal movement pattern.

Tactile Conditioning And Movement Analysis Of Antennal Sampling Strategies In Honey Bees Apis mellifera L.

In this protocol we show how to condition harnessed honey bees to tactile stimuli and introduce a 2D motion capture technique for analyzing the kinematics of fine-scale antennal sampling pattern.

מיזוג מישוש וניתוח תנועה של אסטרטגיות דגימת מחושים בדבורי דבש (<em&gt; תפיס mellifera</em&gt; ל &#39;)

Honey bees (Apis mellifera L.) are eusocial insects and well known for their complex division of labor and associative learning capability1, 2. The worker ...

Neuroscience

Dissection, Immunohistochemistry and Mounting of Larval and Adult Drosophila Brains for Optic Lobe Visualization

The Drosophila optic lobe, comprised of four neuropils: the lamina, medulla, lobula and lobula plate, is an excellent model system for exploring the developmental mechanisms that generate neural diversity and drive circuit assembly. Given its complex three-dimensional organization, analysis of the optic lobe requires that one understand how its adult neuropils and larval progenitors are positioned relative to each other and the central brain. Here, we describe a protocol for the dissection, immunostaining and mounting of larval and adult brains for optic lobe imaging. Special emphasis is placed on the relationship between mounting orientation and the spatial organization of the optic lobe. We describe three mounting strategies in the larva (anterior, posterior and lateral) and three in the adult (anterior, posterior and horizontal), each of which provide an ideal imaging angle for a distinct optic lobe structure.

Dissection, Immunohistochemistry and Mounting of Larval and Adult Drosophila Brains for Optic Lobe Visualization

This protocol describes three steps to prepare larval and adult Drosophila optic lobes for imaging: 1) brain dissections, 2) immunohistochemistry and 3) mounting. Emphasis is placed on step 3, as distinct mounting orientations are required to visualize specific optic lobe structures.&#160;

דיסקציה, אימונוהיסטוכימיה והרכבה של מוחות זחלים ודרוזופילה בוגרים להדמיית האונה האופטית

The Drosophila optic lobe, comprised of four neuropils: the lamina, medulla, lobula and lobula plate, is an excellent model system for exploring the ...

Developmental Biology

An Explant System for Time-Lapse Imaging Studies of Olfactory Circuit Assembly in Drosophila

~Neurons are precisely interconnected to form circuits essential for the proper function of the brain. The Drosophila olfactory system provides an excellent model to investigate this process since 50 types of olfactory receptor neurons (ORNs) from the antennae and maxillary palps project their axons to 50 identifiable glomeruli in the antennal lobe and form synaptic connections with dendrites from 50 types of second-order projection neurons (PNs). Previous studies mainly focused on identifying important molecules that regulate the precise targeting in the olfactory circuit using fixed tissues. Here, an antennae-brain explant system that recapitulates key developmental milestones of olfactory circuit assembly in culture is described. Through dissecting the external cuticle and cleaning opaque fat bodies covering the developing pupal brain, high quality images of single neurons from live brains can be collected using two-photon microscopy. This allows time-lapse imaging of single ORN axon targeting from live tissue. This approach will help reveal important cell biological contexts and functions of previously identified important genes and identify mechanisms underpinning the dynamic process of circuit assembly.

An Explant System for Time-Lapse Imaging Studies of Olfactory Circuit Assembly in Drosophila

This protocol describes the dissection procedure, culture condition, and live imaging of an antennae-brain explant system for the study of the olfactory circuit assembly.

מערכת אקספלנט למחקרי הדמיה בהילוך מהיר של מכלול מעגלי חוש הריח בדרוזופילה

~Neurons are precisely interconnected to form circuits essential for the proper function of the brain. The Drosophila olfactory system provides an ...

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 ...

Analyzing Dendritic Morphology in Columns and Layers

In many regions of the central nervous systems, such as the fly optic lobes and the vertebrate cortex, synaptic circuits are organized in layers and columns to facilitate brain wiring during development and information processing in developed animals. Postsynaptic neurons elaborate dendrites in type-specific patterns in specific layers to synapse with appropriate presynaptic terminals. The fly medulla neuropil is composed of 10 layers and about 750 columns; each column is innervated by dendrites of over 38 types of medulla neurons, which match with the axonal terminals of some 7 types of afferents in a type-specific fashion. This report details the procedures to image and analyze dendrites of medulla neurons. The workflow includes three sections: (i) the dual-view imaging section combines two confocal image stacks collected at orthogonal orientations into a high-resolution 3D image of dendrites; (ii) the dendrite tracing and registration section traces dendritic arbors in 3D and registers dendritic traces to the reference column array; (iii) the dendritic analysis section analyzes dendritic patterns with respect to columns and layers, including layer-specific termination and planar projection direction of dendritic arbors, and derives estimates of dendritic branching and termination frequencies. The protocols utilize custom plugins built on the open-source MIPAV (Medical Imaging Processing, Analysis, and Visualization) platform and custom toolboxes in the matrix laboratory language. Together, these protocols provide a complete workflow to analyze the dendritic routing of Drosophila medulla neurons in layers and columns, to identify cell types, and to determine defects in mutants.

Here, we show how to analyze dendritic routing of Drosophila medulla neurons in columns and layers. The workflow includes a dual-view imaging technique to improve the image quality and computational tools for tracing, registering dendritic arbors to the reference column array and for analyzing the dendritic structures in 3D space.

ניתוח מורפולוגיה דנדריטים ב עמודות שכבות

In many regions of the central nervous systems, such as the fly optic lobes and the vertebrate cortex, synaptic circuits are organized in layers and ...

<meta charset="utf8"></head><body>חוויית חוש הריח: עיצוב סינפטי במוח הצעיר של דרוזופילה

Experience-Dependent Remodeling of Juvenile Brain Olfactory Sensory Neuron Synaptic Connectivity in an Early-Life Critical Period

Early-life olfactory sensory experience induces dramatic synaptic glomeruli remodeling in the Drosophila juvenile brain, which is experientially dose-dependent, temporally restricted, and transiently reversible only in a short, well-defined critical period. The directionality of brain circuit synaptic connectivity remodeling is determined by the specific odorant acting on the respondent receptor class of olfactory sensory neurons. In general, each neuron class expresses only a single odorant receptor and innervates a single olfactory synaptic glomerulus. In the Drosophila genetic model, the full array of olfactory glomeruli has been precisely mapped by odorant responsiveness and behavioral output. Ethyl butyrate (EB) odorant activates Or42a receptor neurons innervating the VM7 glomerulus. During the early-life critical period, EB experience drives dose-dependent synapse elimination in the Or42a olfactory sensory neurons. Timed periods of dosed EB odorant exposure allow investigation of experience-dependent circuit connectivity pruning in juvenile brain. Confocal microscopy imaging of antennal lobe synaptic glomeruli is done with Or42a receptor-driven transgenic markers that provide quantification of synapse number and innervation volume. The sophisticated Drosophila genetic toolkit enables the systematic dissection of the cellular and molecular mechanisms mediating brain circuit remodeling.

<meta charset="utf8"></head><body>מחבר זרקור: חקר השפעת גליה בגיזום סינפטי תלוי ניסיון בתקופות קריטיות

We describe here methods for inducing and analyzing olfactory experience-dependent remodeling of antennal lobe synaptic glomeruli in the Drosophila juvenile brain.

טכניקות חוקר האנטומיה של מערכת הראייה נמלה

Summary

Explore More Videos

Chapters in this video

התניה קלאסית חזותי של נמלות עץ

השער המוח: בניתוח עיניים הפרימאטים

מיזוג מישוש וניתוח תנועה של אסטרטגיות דגימת מחושים בדבורי דבש (

דיסקציה, אימונוהיסטוכימיה והרכבה של מוחות זחלים ודרוזופילה בוגרים להדמיית האונה האופטית

מערכת אקספלנט למחקרי הדמיה בהילוך מהיר של מכלול מעגלי חוש הריח בדרוזופילה

ניתוח Synaptic אפנון של

ניתוח מורפולוגיה דנדריטים ב עמודות שכבות

עיצוב מחדש תלוי ניסיון של נוירון חושי חושי הריח של המוח הצעיר קישוריות סינפטית בתקופה קריטית לחיים מוקדמים

עיצוב מחדש תלוי ניסיון של נוירון חושי חושי הריח של המוח הצעיר קישוריות סינפטית בתקופה קריטית לחיים מוקדמים

עיצוב מחדש תלוי ניסיון של נוירון חושי חושי הריח של המוח הצעיר קישוריות סינפטית בתקופה קריטית לחיים מוקדמים