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<em>In vivo</em> Neuronal Calcium Imaging in <em>C. elegans</em>

The nematode worm C. elegans is an ideal model organism  for relatively simple, low cost neuronal imaging in vivo. Its small transparent body and simple, ...

Boston University School of Medicine

Boston University Photonics Center

Una fuerza protonmotive (pmf) a trav&eacute;s de la membrana interna de la c&eacute;lula alimenta el motor flagelar rotatorio de Escherichia coli. Velocidad es conocido por ser proporcional a pmf cuando cargas viscosas son fuertes. Aqu&iacute; mostramos que velocidad es tambi&eacute;n proporcional a pmf cuando cargas viscosas son luz. Dos motores de la misma bacteria fueron monitoreados como la c&eacute;lula era lentamente digitales. El primer motor gira el cuerpo entero de la c&eacute;lula (una pesada carga), mientras el segundo motor gira una peque&ntilde;a cantidad de l&aacute;tex (una carga ligera). El primer motor rotan lentamente y proporciona una medida de pmf de la c&eacute;lula. El segundo motor girar r&aacute;pidamente y se compar&oacute; con el primero, para dar a la relaci&oacute;n de velocidad-pmf para cargas ligeras. Se realizaron experimentos en 24,0 grados C y 16,2 grados C, con velocidades iniciales que indica el funcionamiento en r&eacute;gimen de alta velocidad, esfuerzo de torsi&oacute;n bajo. Velocidad fue encontrado para ser proporcional a pmf sobre toda la gama din&aacute;mica (accesible) (0-270 Hz). Si el paso de un n&uacute;mero fijo de protones lleva el motor a trav&eacute;s de cada revoluci&oacute;n, es decir, si el motor se acopla firmemente, una relaci&oacute;n de velocidad lineal-pmf se espera que cerca de la parada, donde el trabajo realizado contra la carga viscosa coincide con la energ&iacute;a disipada en el flujo de protones. Una relaci&oacute;n lineal se espera a altas velocidades, si es la limitaci&oacute;n de velocidad de translocaci&oacute;n de prot&oacute;n e implica varios pasos, un modelo que se aplica tambi&eacute;n a los canales de prot&oacute;n simple. El presente trabajo muestra que una relaci&oacute;n lineal es cierto general, proporcionando una limitaci&oacute;n adicional para posibles mecanismos de motores.

La velocidad del motor rotatorio flagelar de Escherichia coli var&iacute;a linealmente con la fuerza de protonmotive.

A protonmotive force (pmf) across the cell's inner membrane powers the flagellar rotary motor of Escherichia coli. Speed is known to be proportional to pmf when viscous loads are heavy. Here we show that speed also is proportional to pmf when viscous loads are light. Two motors on the same bacterium were monitored as the cell was slowly deenergized. The first motor rotated the entire cell body (a heavy load), while the second motor rotated a small latex bead (a light load). The first motor rotated slowly and provided a measure of the cell's pmf. The second motor rotated rapidly and was compared with the first, to give the speed-pmf relation for light loads. Experiments were done at 24.0 degrees C and 16.2 degrees C, with initial speeds indicating operation well into the high-speed, low-torque regime. Speed was found to be proportional to pmf over the entire (accessible) dynamic range (0-270 Hz). If the passage of a fixed number of protons carries the motor through each revolution, i.e., if the motor is tightly coupled, a linear speed-pmf relation is expected close to stall, where the work done against the viscous load matches the energy dissipated in proton flow. A linear relation is expected at high speeds if proton translocation is rate-limiting and involves multiple steps, a model that also applies to simple proton channels. The present work shows that a linear relation is true more generally, providing an additional constraint on possible motor mechanisms.

The speed of the flagellar rotary motor of Escherichia coli varies linearly with protonmotive force.

Une force protomotrice (CMR) &agrave; travers la membrane interne de la cellule alimente le moteur rotatif flagellaire d&#39;Escherichia coli. Vitesse est connu pour &ecirc;tre proportionnelle au CGR lorsque des charges visqueuses sont lourds. Ici, nous montrons que vitesse est &eacute;galement proportionnelle au CGR lorsque des charges visqueuses sont l&eacute;gers. Deux moteurs sur la m&ecirc;me bact&eacute;rie ont &eacute;t&eacute; contr&ocirc;l&eacute;s que la cellule a &eacute;t&eacute; lentement deenergized. Le premier moteur a tourn&eacute; l&#39;ensemble cellule (une lourde charge), tandis que le second moteur a tourn&eacute; un petit boudin latex (une charge l&eacute;g&egrave;re). Le premier moteur pivote lentement et fourni une mesure de la CMR de la cellule. Le second moteur tourn&eacute; rapidement et a &eacute;t&eacute; compar&eacute; avec le premier, &agrave; donner la relation vitesse-pmf pour des charges l&eacute;g&egrave;res. Exp&eacute;riences ont &eacute;t&eacute; faites &agrave; 24,0 degr&eacute;s C et 16,2 degr&eacute;s C, avec des vitesses initiales indiquant un fonctionnement bien dans le r&eacute;gime &agrave; haute vitesse et faible couple. Vitesse s&#39;est av&eacute;r&eacute; pour &ecirc;tre proportionnelle au CGR sur toute la plage dynamique (accessible) (0-270 Hz). Si le passage d&#39;un nombre fixe de protons exploite le moteur par l&#39;interm&eacute;diaire de chaque r&eacute;volution, c&#39;est-&agrave;-dire, si le moteur est &eacute;troitement coupl&eacute;, une relation lin&eacute;aire de vitesse-pmf est pr&eacute;vue &agrave; proximit&eacute; de d&eacute;crochage, o&ugrave; le travail effectu&eacute; contre la charge visqueuse correspond &agrave; l&#39;&eacute;nergie dissip&eacute;e dans le flux de protons. Une relation lin&eacute;aire est attendue &agrave; grande vitesse si la translocation des protons est limitante et comporte plusieurs &eacute;tapes, un mod&egrave;le qui s&#39;applique &eacute;galement aux cha&icirc;nes de proton simple. Le pr&eacute;sent travail montre qu&#39;une relation lin&eacute;aire est vraie, d&#39;une mani&egrave;re plus g&eacute;n&eacute;rale, fournissant une contrainte suppl&eacute;mentaire sur des m&eacute;canismes &eacute;ventuels de moteurs.

La vitesse du moteur rotatif flagellaire d&#39;Escherichia coli varie lin&eacute;airement avec la force protomotrice.

Una forza di protonmotive (pmf) attraverso la membrana interna della cella alimenta il motore rotativo flagellari di Escherichia coli. Velocit&agrave; &egrave; noto per essere proporzionale alla pmf quando carichi viscosi sono pesanti. Qui vi mostriamo che velocit&agrave; &egrave; anche proporzionale alla pmf quando carichi viscosi sono luce. Due motori sul batterio stesso sono stati monitorati come la cella era lentamente disattivata. Il primo motore ruotato l&#39;intero corpo delle cellule (un carico piuttosto pesante), mentre il secondo motore ruotato un piccolo tallone lattice (un carico leggero). Il primo motore ruotato lentamente e fornito una misura del pmf della cella. Il secondo motore ruotato rapidamente ed &egrave; stato confrontato con il primo, per dare la relazione velocit&agrave;-pmf per carichi leggeri. Gli esperimenti sono stati fatti a 24,0 gradi C e 16,2 gradi C, con velocit&agrave; iniziale che indica il funzionamento in regime ad alta velocit&agrave;, basso-coppia. Velocit&agrave; &egrave; stato trovato per essere proporzionale alla pmf sopra l&#39;intera gamma dinamica (accessibile) (0-270 Hz). Se il passaggio di un numero fisso di protoni trasporta il motore attraverso ogni rivoluzione, cio&egrave;, se il motore &egrave; strettamente accoppiato, &egrave; previsto un rapporto di velocit&agrave; lineare-pmf vicino alla stalla, dove il lavoro fatto contro il carico viscoso corrisponde l&#39;energia dissipata nel flusso di protoni. Una relazione lineare &egrave; previsto alle alte velocit&agrave; se la traslocazione protonica &egrave; la limitazione della velocit&agrave; e coinvolge pi&ugrave; passaggi, un modello che si applica anche ai canali protone semplice. Il presente lavoro mostra che una relazione lineare &egrave; vera pi&ugrave; in generale, fornendo un ulteriore vincolo sui possibili meccanismi di motori.

La velocit&agrave; del motore rotativo flagellari di Escherichia coli varia linearmente con la forza di protonmotive.

&#x79C0;&#x4E3D;&#x9690;&#x6746;&#x7EBF;&#x866B;&#x79EF;&#x6781;&#x5411;&#x6E29;&#x5EA6;&#x68AF;&#x5EA6;&#x4E0B;&#x722C;&#x76F4;&#x5230;&#x5B83;&#x5230;&#x8FBE;&#x5176;&#x4E8B;&#x5148;&#x79CD;&#x690D;&#x3001; &#x5C55;&#x793A;&#x4EC0;&#x4E48;&#x53EB;&#x505A; cryophilic &#x8FD0;&#x52A8;&#x7684;&#x6E29;&#x5EA6;&#x3002;&#x9690;&#x5F0F; cryophilic &#x8FD0;&#x52A8;&#x7684;&#x8815;&#x866B;&#x7684;&#x6027;&#x80FD;&#x662F;&#x80FD;&#x591F;&#x68C0;&#x6D4B;&#x6E29;&#x5EA6;&#x68AF;&#x5EA6;&#x548C;&#x9690;&#x5F0F;&#x5728;&#x89C4;&#x7BA1;&#x7684; cryophilic &#x8FD0;&#x52A8;&#x6027;&#x80FD;&#x662F;&#x6BD4;&#x8F83;&#x53CA;&#x5176;&#x5468;&#x56F4;&#x5730;&#x533A;&#x540C;&#x5176;&#x683D;&#x57F9;&#x6E29;&#x5EA6;&#x5B58;&#x50A8;&#x5185;&#x5B58;&#x7684;&#x5F53;&#x524D;&#x6E29;&#x5EA6;&#x7684;&#x80FD;&#x529B;&#x3002;&#x51E0;&#x4E2A;&#x884C;&#x7684;&#x8BC1;&#x636E;&#x5C06;&#x6E14;&#x519C;&#x5904;&#x611F;&#x89C9;&#x795E;&#x7ECF;&#x5143;&#x94FE;&#x63A5;&#x5230; thermotactic &#x7684;&#x884C;&#x4E3A;&#xFF0C;&#x4F46;&#x5176;&#x786E;&#x5207;&#x7684;&#x4F5C;&#x7528;&#x5C1A;&#x4E0D;&#x6E05;&#x695A;&#x3002;&#x5F53;&#x524D;&#x6A21;&#x578B;&#x4E89;&#x8FA9;&#x8BF4;&#x6E14;&#x519C;&#x5904;&#x7684;&#x504F;&#x7F6E;&#x5236;&#x8861;&#x7740;&#x504F;&#x7F6E;&#x5176;&#x8FD0;&#x52A8;&#x4E0B;&#x6E10;&#x53D8;&#x7684; cryophilic &#x673A;&#x5236;&#x7684;&#x8815;&#x866B;&#x7684;&#x8FD0;&#x52A8;&#x5411;&#x4E0A;&#x6E10;&#x53D8;&#x4E3A;&#x55DC;&#x70ED;&#x673A;&#x5236;&#x7684;&#x4E00;&#x90E8;&#x5206;&#x3002;

&#x5229;&#x7528;&#x98DE;&#x79D2;&#x6FC0;&#x5149;&#x70E7;&#x8680;&#x5206;&#x6790;&#x4E2D;&#x7EBF;&#x866B; thermotaxis &#x7684;&#x6E14;&#x519C;&#x5904;&#x795E;&#x7ECF;&#x5143;&#x7684;&#x4F5C;&#x7528;&#x3002;

Caenorhabditis elegans actively crawls down thermal gradients until it reaches the temperature of its prior cultivation, exhibiting what is called cryophilic movement. Implicit in the worm's performance of cryophilic movement is the ability to detect thermal gradients, and implicit in regulating the performance of cryophilic movement is the ability to compare the current temperature of its surroundings with a stored memory of its cultivation temperature. Several lines of evidence link the AFD sensory neuron to thermotactic behavior, but its precise role is unclear. A current model contends that AFD is part of a thermophilic mechanism for biasing the worm's movement up gradients that counterbalances the cryophilic mechanism for biasing its movement down gradients.

The role of the AFD neuron in C. elegans thermotaxis analyzed using femtosecond laser ablation.

Caenorhabditis elegans explore activement gradients thermiques vers le bas jusqu&#39;&agrave; ce qu&#39;il atteigne la temp&eacute;rature de sa culture pr&eacute;alable, exposer ce que l&#39;on appelle le mouvement cryophilic. Implicite dans la performance du ver du mouvement cryophilic est la capacit&eacute; &agrave; d&eacute;tecter des gradients thermiques et implicite dans la r&eacute;gulation de la performance du mouvement cryophilic est la possibilit&eacute; de comparer la temp&eacute;rature actuelle de ses environs, avec une m&eacute;moire de sa temp&eacute;rature de culture. Plusieurs &eacute;l&eacute;ments de preuve li&eacute;s le neurone sensitif de l&#39;AFD &agrave; comportement thermotactic, mais son r&ocirc;le pr&eacute;cis n&#39;est pas clair. Un mod&egrave;le actuel soutient que l&#39;AFD fait partie d&#39;un m&eacute;canisme thermophile pour polariser les mouvement du ver des gradients qui contrebalance le m&eacute;canisme cryophilic pour polariser son mouvement vers le bas de d&eacute;grad&eacute;s.

Le r&ocirc;le du neurone AFD dans c. elegans thermotactisme analys&eacute; par ablation laser femtoseconde.

Caenorhabditis Elegans kriecht aktiv unten Temperaturgradienten, bis die Temperatur der seine vorherige Kultivierung, ausstellen, so genannte cryophilic Bewegung erreicht. Implizit in der Wurm Leistung der cryophilic Bewegung ist die F&auml;higkeit, Temperaturgradienten zu erkennen und implizit in die Leistungsregulierung der cryophilic Bewegung ist die M&ouml;glichkeit, die aktuelle Temperatur der Umgebung eine gespeicherte Erinnerung an seine Anbau-Temperatur zu vergleichen. Mehrere Zeilen Beweise link AFD sensorischen Neurons zu thermotactic Verhalten, aber seine genaue Rolle ist unklar. Ein aktuelles Modell beantragt, AFD Teil eines thermophilen Mechanismus zur Vorspannung der Wurm Bewegung, Farbverl&auml;ufe, die den cryophilic Mechanismus ist f&uuml;r seine Bewegung nach unten Farbverl&auml;ufe Quellengewichtung ausgleicht.

Die Rolle der AFD-neurons in C. Elegans Thermotaxis mit Femtosekunden-Laser-Ablation analysiert.

Caenorhabditis elegans attivamente striscia gi&ugrave; gradienti termici fino a quando raggiunge la temperatura della sua coltivazione precedente, esporre quello che viene chiamato movimento criofilo. Implicito nelle prestazioni del verme del movimento criofilo &egrave; la capacit&agrave; di rilevare i gradienti termici, e implicita nel regolare le prestazioni del movimento criofilo &egrave; la capacit&agrave; di confrontare la temperatura attuale dei suoi dintorni con una stored memoria della sua temperatura di coltivazione. Parecchie linee di prova link il neurone sensoriale AFD per comportamento thermotactic, ma il suo ruolo preciso &egrave; poco chiaro. Un modello corrente sostiene che AFD &egrave; parte di un meccanismo termofilo per falsare il movimento del verme su pendenze che controbilancia il meccanismo criofilo per falsare il suo movimento verso il basso le pendenze.

Il ruolo del neurone AFD in c. elegans termotassi analizzati mediante ablazione laser di femtosecondo.

&#x4F4E;&#x6E29;&#x767A;&#x9175;&#x6027;&#x904B;&#x52D5;&#x3068;&#x547C;&#x3070;&#x308C;&#x308B;&#x3082;&#x306E;&#x3092;&#x5C55;&#x793A;&#x305D;&#x306E;&#x4E8B;&#x524D;&#x683D;&#x57F9;&#x306E;&#x6E29;&#x5EA6;&#x306B;&#x9054;&#x3059;&#x308B;&#x307E;&#x3067;&#x7DDA;&#x866B;&#x306F;&#x7A4D;&#x6975;&#x7684;&#x306B;&#x6E29;&#x5EA6;&#x52FE;&#x914D;&#x3092;&#x30AF;&#x30ED;&#x30FC;&#x30EB;&#x3057;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x6E29;&#x5EA6;&#x52FE;&#x914D;&#x3092;&#x691C;&#x51FA;&#x3059;&#x308B;&#x80FD;&#x529B;&#x304C;&#x4F4E;&#x6E29;&#x767A;&#x9175;&#x6027;&#x904B;&#x52D5;&#x306E;&#x30EF;&#x30FC;&#x30E0;&#x306E;&#x30D1;&#x30D5;&#x30A9;&#x30FC;&#x30DE;&#x30F3;&#x30B9;&#x3067;&#x6697;&#x9ED9;&#x7684;&#x3067;&#x3042;&#x308B;&#x3057;&#x3001;&#x305D;&#x306E;&#x5468;&#x8FBA;&#x306E;&#x73FE;&#x5728;&#x306E;&#x6E29;&#x5EA6;&#x3068;&#x305D;&#x306E;&#x683D;&#x57F9;&#x6E29;&#x5EA6;&#x306E;&#x4FDD;&#x5B58;&#x30E1;&#x30E2;&#x30EA;&#x30FC;&#x3092;&#x6BD4;&#x8F03;&#x3059;&#x308B;&#x6A5F;&#x80FD;&#x304C;&#x4F4E;&#x6E29;&#x767A;&#x9175;&#x6027;&#x904B;&#x52D5;&#x306E;&#x30D1;&#x30D5;&#x30A9;&#x30FC;&#x30DE;&#x30F3;&#x30B9;&#x306E;&#x8ABF;&#x6574;&#x306B;&#x6697;&#x9ED9;&#x7684;&#x3067;&#x3059;&#x3002;&#x8A3C;&#x62E0;&#x306E;&#x3044;&#x304F;&#x3064;&#x304B;&#x306E;&#x884C; AFD &#x611F;&#x899A;&#x30CB;&#x30E5;&#x30FC;&#x30ED;&#x30F3;&#x6027;&#x884C;&#x306B;&#x30EA;&#x30F3;&#x30AF;&#x3057;&#x307E;&#x3059;&#x304C;&#x3001;&#x305D;&#x306E;&#x6B63;&#x78BA;&#x306A;&#x5F79;&#x5272;&#x306F;&#x660E;&#x3089;&#x304B;&#x3067;&#x306F;&#x306A;&#x3044;&#x3067;&#x3059;&#x3002;&#x73FE;&#x5728;&#x306E;&#x30E2;&#x30C7;&#x30EB; AFD &#x30B0;&#x30E9;&#x30C7;&#x30FC;&#x30B7;&#x30E7;&#x30F3; &#x30C0;&#x30A6;&#x30F3;&#x3001;&#x305D;&#x306E;&#x52D5;&#x304D;&#x3092;&#x30D0;&#x30A4;&#x30A2;&#x30B9;&#x7528;&#x4F4E;&#x6E29;&#x767A;&#x9175;&#x6027;&#x306E;&#x30E1;&#x30AB;&#x30CB;&#x30BA;&#x30E0;&#x3092;&#x57CB;&#x3081;&#x5408;&#x308F;&#x305B;&#x308B;&#x30EF;&#x30FC;&#x30E0;&#x306E;&#x52D5;&#x304D;&#x3092;&#x30B0;&#x30E9;&#x30C7;&#x30FC;&#x30B7;&#x30E7;&#x30F3;&#x306E;&#x30D0;&#x30A4;&#x30A2;&#x30B9;&#x7528;&#x9AD8;&#x6E29;&#x6A5F;&#x69CB;&#x306E;&#x4E00;&#x90E8;&#x3068;&#x4E3B;&#x5F35;&#x3057;&#x3066;&#x3044;&#x307E;&#x3059;&#x3002;

&#x30D5;&#x30A7;&#x30E0;&#x30C8;&#x79D2;&#x30EC;&#x30FC;&#x30B6;&#x30FC;&#x30A2;&#x30D6;&#x30EC;&#x30FC;&#x30B7;&#x30E7;&#x30F3;&#x3092;&#x7528;&#x3044;&#x3066;&#x6E29;&#x5EA6;&#x8D70;&#x3067; AFD &#x30CB;&#x30E5;&#x30FC;&#x30ED;&#x30F3;&#x306E;&#x5F79;&#x5272;&#x3002;

Cryophilic &#xC6B4;&#xB3D9; &#xC774;&#xB77C;&#xACE0; &#xC804;&#xC2DC;&#xC758; &#xC774;&#xC804; &#xC7AC;&#xBC30; &#xC628;&#xB3C4; &#xB3C4;&#xB2EC;&#xD560; &#xB54C;&#xAE4C;&#xC9C0; Caenorhabditis elegans&#xB97C; &#xC801;&#xADF9;&#xC801;&#xC73C;&#xB85C; &#xC628;&#xB3C4; &#xAE30;&#xC6B8;&#xAE30;&#xB97C; &#xD06C;&#xB864;&#xB9C1;&#xD569;&#xB2C8;&#xB2E4;. Cryophilic &#xC6B4;&#xB3D9;&#xC758; &#xBC8C;&#xB808;&#xC758; &#xC131;&#xB2A5;&#xC5D0; &#xC554;&#xC2DC;&#xC801; &#xC628;&#xB3C4; &#xAE30;&#xC6B8;&#xAE30;&#xB97C; &#xAC10;&#xC9C0; &#xD558;&#xB294; &#xB2A5;&#xB825; &#xC774;&#xBA70; &#xC554;&#xC2DC;&#xC801; cryophilic &#xC6B4;&#xB3D9;&#xC758; &#xC131;&#xB2A5; &#xC870;&#xC808;&#xC5D0; &#xC7AC;&#xBC30; &#xC628;&#xB3C4;&#xC758; &#xC800;&#xC7A5; &#xBA54;&#xBAA8;&#xB9AC;&#xB294;&#xC758; &#xD604;&#xC7AC; &#xC628;&#xB3C4; &#xBE44;&#xAD50; &#xD558;&#xB294; &#xAE30;&#xB2A5;. &#xD558;&#xC9C0;&#xB9CC; &#xC99D;&#xAC70;&#xC758; &#xC5EC;&#xB7EC; &#xC904; thermotactic &#xB3D9;&#xC791;&#xC744; AFD &#xAC10;&#xAC01; &#xC2E0;&#xACBD; &#xB9C1;&#xD06C;&#xC758; &#xC815;&#xD655;&#xD55C; &#xC5ED;&#xD560;&#xC740; &#xBD84;&#xBA85; &#xD569;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xD604;&#xC7AC; &#xBAA8;&#xB378; &#xC8FC;&#xC7A5; AFD &#xADF8;&#xB77C;&#xB514;&#xC5B8;&#xD2B8;&#xB97C; &#xBC14;&#xC774;&#xC5B4; &#xC2F1; &#xADF8;&#xB77C;&#xB514;&#xC5B8;&#xD2B8; &#xC544;&#xB798;&#xB85C; &#xC774;&#xB3D9; &#xD558;&#xB294; cryophilic &#xBA54;&#xCEE4;&#xB2C8;&#xC998; counterbalances &#xBC8C;&#xB808;&#xC758; &#xC6C0;&#xC9C1;&#xC784;&#xC744; &#xBC14;&#xC774;&#xC5B4; &#xC2F1;&#xC744; &#xC704;&#xD55C; thermophilic &#xBA54;&#xCEE4;&#xB2C8;&#xC998;&#xC758; &#xC77C;&#xBD80;&#xC785;&#xB2C8;&#xB2E4;.

C. elegans thermotaxis &#xD3A8; &#xB808;&#xC774;&#xC800; &#xC808;&#xC81C;&#xB97C; &#xC0AC;&#xC6A9; &#xD558; &#xC5EC; &#xBD84;&#xC11D;&#xC5D0; AFD &#xC2E0;&#xACBD;&#xC758; &#xC5ED;&#xD560;.

Caenorhabditis elegans activamente se arrastra hacia abajo de gradientes t&eacute;rmicos hasta alcanzar la temperatura de su cultivo previo, exponiendo lo que se llama movimiento cryophilic. La habilidad de detectar gradientes t&eacute;rmicos est&aacute; impl&iacute;cita en el rendimiento del gusano del movimiento cryophilic, y la posibilidad de comparar la temperatura actual de su entorno con un almacenados en la memoria de su temperatura de cultivo est&aacute; impl&iacute;cita en la regulaci&oacute;n de la actuaci&oacute;n del movimiento cryophilic. Varias l&iacute;neas de evidencia enlace la neurona sensorial de la AFD al comportamiento thermotactic, pero su funci&oacute;n exacta es incierta. Un modelo actual sostiene que la AFD es parte de un mecanismo term&oacute;filo para movimiento del gusano por gradientes que contrapesa el mecanismo cryophilic para sesgar su movimiento hacia abajo de gradientes de polarizaci&oacute;n.

El papel de la neurona de la AFD en C. elegans thermotaxis analizaron mediante ablaci&oacute;n con l&aacute;ser de femtosegundo.

When navigating spatial thermal gradients, the nematode C. elegans migrates toward colder temperatures until it reaches its previous cultivation temperature, exhibiting cryophilic movement. The strategy for effecting cryophilic movement is the biased random walk: C. elegans extends (shortens) periods of forward movement that are directed down (up) spatial thermal gradients by modulating the probability of reorientation. Here, we analyze the temporal sensory processor that enables cryophilic movement by quantifying the movements of individual worms subjected to defined temperature waveforms. We show that step increases in temperature as small as 0.05 degrees C lead to transient increases in the probability of reorientation followed by gradual adaptation to the baseline level; temperature downsteps leads to similar but inverted responses. Short-term adaptation is a general property of sensory systems, allowing organisms to maintain sensitivity to sensory variations over broad operating ranges. During cryophilic movement C. elegans also uses the temporal dynamics of its adaptive response to compute the time derivative of gradual temperature variations with exquisite sensitivity. On the basis of the time derivative, the worm determines how it is oriented in spatial thermal gradients during each period of forward movement. We show that the operating range of the cryophilic response extends to lower temperatures in ttx-3 mutants, which affects the development of the AIY interneurons. We show that the temporal sensory processor for the cryophilic response is affected by mutation in the EAT-4 glutamate vesicular transporter. Regulating the operating range of the cryophilic response and executing the cryophilic response may have separate neural mechanisms.

Short-term adaptation and temporal processing in the cryophilic response of Caenorhabditis elegans.

Lors de la navigation spatiales gradients thermiques, le n&eacute;matode c. elegans migre vers des temp&eacute;ratures plus froides que lorsqu&#39;elle atteint sa temp&eacute;rature de culture pr&eacute;c&eacute;dente, pr&eacute;sentant des mouvements cryophilic. La strat&eacute;gie d&#39;ex&eacute;cution de mouvement cryophilic est la marche al&eacute;atoire biais&eacute;e: c. elegans s&#39;&eacute;tend (raccourcit) p&eacute;riodes de mouvement vers l&#39;avant qui sont dirig&eacute;es vers le bas (vers le haut) des gradients thermiques spatiales en modulant la probabilit&eacute; d&#39;une r&eacute;orientation. Ici, nous analysons le processeur sensoriel temporels qui permet un d&eacute;placement de cryophilic en quantifiant les mouvements de worms individuels soumis &agrave; des formes d&#39;onde de temp&eacute;rature d&eacute;finie. Nous montrons que l&#39;&eacute;tape augmente de temp&eacute;rature aussi petite que 0,05 &ordm;C entra&icirc;ner une augmentation transitoire de la probabilit&eacute; d&#39;une r&eacute;orientation, suivie d&#39;une adaptation progressive vers le niveau de base ; downsteps de temp&eacute;rature conduit &agrave; des r&eacute;ponses similaires mais invers&eacute;s. Adaptation &agrave; court terme est une propri&eacute;t&eacute; g&eacute;n&eacute;rale des syst&egrave;mes sensoriels, permettant aux organismes de maintenir la sensibilit&eacute; aux variations sensorielles sur une large gamme d&#39;exploitation. Durant le mouvement cryophilic c. elegans utilise &eacute;galement la dynamique temporelle de la r&eacute;ponse adaptative pour calculer la d&eacute;riv&eacute;e temporelle des variations de temp&eacute;rature progressive avec sensibilit&eacute; exquise. Sur la base de la d&eacute;riv&eacute;e temporelle, le ver d&eacute;termine comment il est orient&eacute; dans des gradients thermiques spatiales au cours de chaque p&eacute;riode de mouvement vers l&#39;avant. Nous montrons que la plage de fonctionnement de la r&eacute;ponse cryophilic s&#39;&eacute;tend &agrave; des temp&eacute;ratures plus basses chez les mutants ttx-3, qui affecte le d&eacute;veloppement des Benjamin interneurones. Nous montrons que le processeur sensoriel temporels pour la r&eacute;ponse cryophilic est affect&eacute; &agrave; une mutation du transporteur v&eacute;siculaire du glutamate EAT-4. R&eacute;gulation de la port&eacute;e de la r&eacute;ponse cryophilic et l&#39;ex&eacute;cution de la r&eacute;ponse cryophilic peut-&ecirc;tre avoir des m&eacute;canismes neurones distincts.

Adaptation &agrave; court terme et traitement temporel dans la r&eacute;ponse cryophilic de Caenorhabditis elegans.

Durante la navigazione spaziale gradienti termici, il nematode c. elegans migra verso temperature pi&ugrave; fredde fino a quando raggiunge la temperatura di coltivazione precedente, esibendo criofilo movimento. La strategia per effettuare il movimento criofilo &egrave; la parziale random walk: c. elegans si estende (si riduce) periodi di movimento in avanti che sono dirette verso il basso (up) spaziale gradienti termici modulando la probabilit&agrave; di riorientamento. Qui, analizziamo il processore sensoriale temporale che consente il movimento criofilo da quantificare i movimenti dei singoli vermi sottoposti a temperatura definita di forme d&#39;onda. Dimostriamo che il passo aumenta di temperatura piccolo come 0,05 gradi C portano a un aumento transitorio nella probabilit&agrave; di riorientamento seguita da un graduale adattamento al livello basale; downsteps temperatura porta a risposte simili ma rovesciate. Adattamento a breve termine &egrave; una propriet&agrave; generale dei sistemi sensoriali, permettendo che gli organismi di mantenere la sensibilit&agrave; alle variazioni sensoriali pi&ugrave; ampia gamme di funzionamento. Durante il movimento criofilo c. elegans utilizza anche le dinamiche temporali della sua risposta adattiva per calcolare la derivata del tempo delle variazioni di temperatura graduali con squisita sensibilit&agrave;. Sulla base il derivato di tempo, il worm determina come esso &egrave; orientato in gradienti termici spaziale durante ogni periodo di movimento in avanti. Dimostriamo che il campo di funzionamento della risposta criofilo estende a temperature pi&ugrave; basse in mutanti ttx-3, che riguarda lo sviluppo del interneurons AIY. Dimostriamo che il processore sensoriale temporale per la risposta criofilo &egrave; influenzato da mutazione del trasportatore vescicolare di glutammato EAT-4. Regolazione della portata della risposta criofilo e l&#39;esecuzione della risposta criofilo pu&ograve; avere meccanismi neurali distinti.

Adattamento a breve termine e l&#39;elaborazione temporale nella risposta criofilo di Caenorhabditis elegans.

Cuando la navegaci&oacute;n espaciales gradientes t&eacute;rmicos, el nematodo Caenorhabditis elegans emigra hacia temperaturas m&aacute;s fr&iacute;as hasta alcanzar su temperatura de cultivo anterior, exhibiendo el movimiento cryophilic. La estrategia para efectuar el movimiento cryophilic es el paseo aleatorio parcial: se extiende el C. elegans (se acorta) per&iacute;odos de avance que se dirigen hacia abajo (up) espaciales gradientes t&eacute;rmicos modulando la probabilidad de reorientaci&oacute;n. Aqu&iacute; analizamos el procesador sensorial temporal que permite el movimiento de cryophilic mediante la cuantificaci&oacute;n de los movimientos de los gusanos individuales sometidos a formas de onda de temperatura definida. Mostramos ese paso aumenta de temperatura tan peque&ntilde;o como 0,05 grados C conducir a aumentos transitorios en la probabilidad de reorientaci&oacute;n seguido de adaptaci&oacute;n gradual hasta el nivel basal; downsteps de la temperatura conduce a respuestas similares pero invertidas. Adaptaci&oacute;n a corto plazo es una propiedad general de los sistemas sensoriales, lo que permite mantener la sensibilidad a las variaciones sensoriales sobre amplios rangos de funcionamiento de los organismos. Durante el movimiento cryophilic C. elegans utiliza tambi&eacute;n la din&aacute;mica temporal de su respuesta adaptativa para calcular el derivado del tiempo de las variaciones de temperatura gradual con exquisita sensibilidad. Sobre la base el derivado del tiempo, el gusano determina c&oacute;mo se orienta en gradientes t&eacute;rmicos espaciales durante cada per&iacute;odo de avance. Mostramos que ampl&iacute;a el rango de funcionamiento de la respuesta cryophilic a temperaturas m&aacute;s bajas en ttx-3 mutantes, que afecta el desarrollo de las interneuronas TRAJEADOS. Mostramos que el procesador sensorial temporal de la respuesta cryophilic se ve afectado por la mutaci&oacute;n en el transportador vesicular de glutamato de EAT-4. Regula el rango de la respuesta cryophilic y ejecutar la respuesta cryophilic tenga mecanismos neuronales separados.

Adaptaci&oacute;n a corto plazo y procesamiento temporal en la respuesta cryophilic de Caenorhabditis elegans.

Our understanding of the operation of neurons and neuronal circuits has come primarily from probing their activity in dissected, anesthetized, or restrained animals. However, the behaviorally relevant operation of neurons and neuronal circuits occurs within intact animals as they freely perform behavioral tasks. The small size and transparency of the nematode Caenorhabditis elegans make it an ideal system for noninvasive, optical measurements of neuronal activity. Here, we use a high signal-to-noise version of cameleon, a fluorescent calcium-binding protein, to quantify the activity of the AFD thermosensory neuron of individual worms freely navigating spatial thermal gradients. We find that AFD activity is directly coupled to the worm's exploratory movements in spatial thermal gradients. We show that the worm is able, in principle, to evaluate and guide its own thermotactic behaviors with respect to ambient spatial thermal gradients by monitoring the activity of this single thermosensory neuron.

Temporal activity patterns in thermosensory neurons of freely moving Caenorhabditis elegans encode spatial thermal gradients.

Notre compr&eacute;hension du fonctionnement des neurones et des circuits neuronaux est venu principalement de sonder leur activit&eacute; chez les animaux diss&eacute;qu&eacute;s, anesth&eacute;si&eacute;s ou bloqu&eacute;s. Toutefois, l&#39;op&eacute;ration sur le plan comportemental correspondante des neurones et des circuits neuronaux se produit dans les animaux intacts comme ils effectuent librement des t&acirc;ches comportementales. La petite taille et la transparence de la n&eacute;matode Caenorhabditis elegans rendent un syst&egrave;me id&eacute;al pour des mesures optiques non invasives de l&#39;activit&eacute; neuronale. Ici, nous utilisons une version de signal-bruit &eacute;lev&eacute;e de cameleon, une prot&eacute;ine fluorescente de liaison du calcium, pour quantifier l&#39;activit&eacute; du neurone thermosensorielle AFD des individuels vers naviguer librement des gradients thermiques spatiales. Nous trouvons que l&#39;activit&eacute; de l&#39;AFD est directement coupl&eacute;e aux mouvements des gradients thermiques spatiales exploratoire du ver. Nous montrons que le ver est capable, en principe, d&#39;&eacute;valuer et d&#39;orienter ses propres comportements thermotactic en ce qui concerne les gradients thermiques spatiaux ambiants en surveillant l&#39;activit&eacute; de ce neurone unique thermosensorielle.

Sch&eacute;mas d&#39;activit&eacute; temporelle dans les neurones de la thermosensorielle de d&eacute;placer librement Caenorhabditis elegans encodent des gradients thermiques spatiales.

La nostra comprensione del funzionamento dei neuroni e dei circuiti neuronali &egrave; venuto principalmente da sondare la loro attivit&agrave; negli animali sezionati, anestetizzati o trattenuti. Tuttavia, il funzionamento comportamentale pertinente dei neuroni e dei circuiti neuronali si verifica all&#39;interno di animali intatti come essi liberamente eseguire attivit&agrave; comportamentale. Le piccole dimensioni e la trasparenza del nematode elegans di Caenorhabditis, lo rendono un sistema ideale per misure non invasive, ottiche dell&#39;attivit&agrave; neuronale. Qui, utilizziamo una versione di alta segnale-rumore di cameleon, una proteina fluorescente di calcio-associazione, di quantificare l&#39;attivit&agrave; del neurone thermosensory AFD di singoli vermi navigare liberamente spaziale gradienti termici. Troviamo che attivit&agrave; AFD &egrave; direttamente accoppiata a movimenti esplorativi del verme in gradienti termici spaziale. Dimostriamo che il worm &egrave; in grado, in linea di principio, per valutare e guidare il propria thermotactic comportamenti nei confronti dell&#39;ambiente spaziale gradienti termici monitorando l&#39;attivit&agrave; di questo thermosensory singolo neurone.

Modelli di attivit&agrave; temporale nei neuroni thermosensory di muoversi liberamente Caenorhabditis elegans codificano spaziale gradienti termici.

Nuestra comprensi&oacute;n del funcionamiento de las neuronas y circuitos neuronales proviene principalmente de sondear su actividad en los animales disecados, anestesiados o restringidos. Sin embargo, la operaci&oacute;n conductualmente relevante de neuronas y circuitos neuronales se produce en animales intactos como libremente realizan tareas conductuales. El tama&ntilde;o peque&ntilde;o y la transparencia del nematodo Caenorhabditis elegans, lo hacen en un sistema ideal para la medici&oacute;n no invasiva, &oacute;ptica de actividad neuronal. Aqu&iacute;, utilizamos una versi&oacute;n de se&ntilde;al a ruido alta de cameleon, una prote&iacute;na de uni&oacute;n a calcio fluorescente, para cuantificar la actividad de la neurona AFD thermosensory de gusanos individuales navegando libremente por gradientes t&eacute;rmicos espaciales. Encontramos que la actividad AFD es acoplado directamente a movimientos exploratorios del gusano en gradientes t&eacute;rmicos espaciales. Mostramos que el gusano es capaz, en principio, para evaluar y guiar sus propio thermotactic comportamientos con respecto a los gradientes t&eacute;rmicos espaciales ambientales mediante el control de la actividad de esta neurona thermosensory sola.

Patrones de actividad temporal en las neuronas thermosensory libremente m&oacute;viles Caenorhabditis elegans codifican espaciales gradientes t&eacute;rmicos.

Animals move through their environments by selecting gaits that are adapted to the physical nature of their surroundings. The nematode Caenorhabditis elegans swims through fluids or crawls on surfaces by propagating flexural waves along its slender body and offers a unique opportunity for detailed analysis of locomotory gait at multiple levels including kinematics, biomechanics and the molecular and physiological operation of sensory and motor systems. Here, we study the swimming gait of C. elegans in viscous fluids in the range 0.05-50 Pa s. We find that the spatial form of the swimming gait does not vary across this range of viscosities and that the temporal frequency of the swimming gait only decreases by about 20% with every 10-fold increase in viscosity. Thus, C. elegans swims in low gear, such that its musculature can deliver mechanical force and power nearly 1000-fold higher than it delivers when swimming in water. We find that mutations that disrupt mechanosensation, or the laser killing of specific touch receptor neurons, increase the temporal frequency of the undulating gait, revealing a novel effect of mechanosensory input in regulating the putative central pattern generator that produces locomotion. The adaptability of locomotory gait in C. elegans may be encoded in sensory and motor systems that allow the worm to respond to its own movement in different physical surroundings.

Mechanosensation and mechanical load modulate the locomotory gait of swimming C. elegans.

Animaux se d&eacute;placent &agrave; travers leurs environnements en s&eacute;lectionnant des allures adapt&eacute;es &agrave; la nature physique de leur environnement. Le n&eacute;matode Caenorhabditis elegans nage par les fluides ou rampe sur surfaces en propageant des ondes de flexion le long de son corps svelte et offre une occasion unique pour une analyse d&eacute;taill&eacute;e des allures locomotrice &agrave; plusieurs niveaux, y compris la cin&eacute;matique, de biom&eacute;canique et de l&#39;op&eacute;ration mol&eacute;culaire et physiologique des syst&egrave;mes sensoriels et moteurs. Ici, nous &eacute;tudions l&#39;allure de nage des elegans de Caenorhabditis dans des fluides visqueux dans la gamme 0,05 &agrave; 50 Pa s. Nous trouvons que la forme spatiale de la d&eacute;marche de natation ne varie pas dans cette gamme de viscosit&eacute;s et que la fr&eacute;quence temporelle de la d&eacute;marche de natation diminue seulement d&#39;environ 20 % &agrave; chaque augmentation de 10 fois la viscosit&eacute;. Ainsi, c. elegans nage &agrave; bas r&eacute;gime, tel que sa musculature peut fournir force m&eacute;canique et &eacute;lectrique de pr&egrave;s de 1000 fois plus &eacute;lev&eacute; qu&#39;il fournit lors de la baignade dans l&#39;eau. Nous trouvons que les mutations qui perturbent la m&eacute;canosensibilit&eacute;, ou le meurtre de laser des neurones de r&eacute;cepteur sp&eacute;cifique touch, augmentent la fr&eacute;quence temporelle de la d&eacute;marche ondulante, r&eacute;v&eacute;lant un nouvel effet de m&eacute;canosensoriels entr&eacute;e en r&eacute;glementant le g&eacute;n&eacute;rateur central putatif qui produit la locomotion. La capacit&eacute; d&#39;adaptation de la d&eacute;marche locomotrice chez c. elegans peut-&ecirc;tre &ecirc;tre encod&eacute;e dans des syst&egrave;mes sensoriels et moteurs qui permettent le ver r&eacute;pondre &agrave; son propre mouvement dans un environnement physique diff&eacute;rent.

M&eacute;canosensibilit&eacute; et charge m&eacute;canique modulent l&#39;allure locomotrice de natation c. elegans.

Gli animali si muovono attraverso loro ambienti selezionando andature che si adattano alla natura fisica del loro ambiente. Il nematode elegans di Caenorhabditis nuota attraverso fluidi o striscia su superfici di propagazione delle onde alla flessione lungo il suo corpo snello e offre un&#39;opportunit&agrave; unica per un&#39;analisi dettagliata dell&#39;andatura locomotoria a pi&ugrave; livelli tra cui cinematica, biomeccanica e il funzionamento fisiologico e molecolare dei sistemi sensoriali e motori. Qui, studiamo l&#39;andatura di nuoto di c. elegans in fluidi viscosi in gamma 0,05-50 Pa s. Troviamo che la forma spaziale dell&#39;andatura di nuoto non varia in tutta questa gamma di viscosit&agrave; e che la frequenza temporale dell&#39;andatura di nuoto solo diminuisce di circa il 20% con ogni aumento di 10 volte nella viscosit&agrave;. Cos&igrave;, c. elegans nuota in marcia bassa, tale che la sua muscolatura pu&ograve; fornire forza meccanica e la potenza di quasi superiore trasporta quando nuoto in acqua. Troviamo che le mutazioni che interrompono la mechanosensation, o l&#39;uccisione di laser di neuroni recettori specifici tocco, aumentano la frequenza temporale dell&#39;andatura ondeggiante, rivelando un romanzo effetto dell&#39;input che mechanosensory nella regolazione del generatore putativo modello centrale che produce la locomozione. L&#39;adattabilit&agrave; dell&#39;andatura locomotoria in c. elegans possa essere codificato in sistemi sensoriali e motori che permettono il worm per rispondere a un proprio movimento in un ambiente fisico diverso.

Mechanosensation e carico meccanico modulano l&#39;andatura locomotoria di nuoto c. elegans.

Animales se mueven a trav&eacute;s de sus ambientes mediante la selecci&oacute;n de marchas que se adaptan a la naturaleza f&iacute;sica de su entorno. El nematodo Caenorhabditis elegans nada a trav&eacute;s de fluidos o gatea en superficies mediante la propagaci&oacute;n de ondas de flexi&oacute;n a lo largo de su cuerpo delgado y ofrece una oportunidad &uacute;nica para un an&aacute;lisis detallado de la locomoci&oacute;n marcha en m&uacute;ltiples niveles, incluyendo la cinem&aacute;tica, la biomec&aacute;nica y la operaci&oacute;n molecular y fisiol&oacute;gica de los sistemas sensoriales y motores. Aqu&iacute;, estudiamos la forma de andar de nataci&oacute;n de C. elegans en fluidos viscosos en la gama 0.05-50 Pa s. Encontramos que la forma espacial de la marcha de la piscina no var&iacute;a a trav&eacute;s de esta gama de viscosidades y que la frecuencia temporal de la marcha de la nataci&oacute;n s&oacute;lo disminuye por cerca de 20% con cada incremento de 10 veces en la viscosidad. Por lo tanto, C. elegans nada en baja velocidad, tal que su musculatura puede ofrecer fuerza mec&aacute;nica y potencia casi Acmo superior ofrece al nadar en agua. Encontramos que las mutaciones que alteran la mechanosensation o la matanza de l&aacute;ser de las neuronas receptoras de toque espec&iacute;fico, aumentan la frecuencia temporal de la forma de andar ondulante, revelando un nuevo efecto de entrada de mechanosensory en la regulaci&oacute;n del supuesta generador central que produce la locomoci&oacute;n. La adaptabilidad de la locomoci&oacute;n marcha en C. elegans puede codificarse en sistemas sensoriales y motores que permiten el gusano responder a su propio movimiento en espacios f&iacute;sicos diferentes.

Mechanosensation y carga mec&aacute;nica modulan el andar locomotor de nataci&oacute;n C. elegans.

The nematode Caenorhabditis elegans deliberately crawls toward the negative pole in an electric field. By quantifying the movements of individual worms navigating electric fields, we show that C. elegans prefers to crawl at specific angles to the direction of the electric field in persistent periods of forward movement and that the preferred angle is proportional to field strength. C. elegans reorients itself in response to time-varying electric fields by using sudden turns and reversals, standard reorientation maneuvers that C. elegans uses during other modes of motile behavior. Mutation or laser ablation that disrupts the structure and function of amphid sensory neurons also disrupts electrosensory behavior. By imaging intracellular calcium dynamics among the amphid sensory neurons of immobilized worms, we show that specific amphid sensory neurons are sensitive to the direction and strength of electric fields. We extend our analysis to the motor level by showing that specific interneurons affect the utilization of sudden turns and reversals during electrosensory steering. Thus, electrosensory behavior may be used as a model system for understanding how sensory inputs are transformed into motor outputs by the C. elegans nervous system.

Neural circuits mediate electrosensory behavior in Caenorhabditis elegans.

Le n&eacute;matode Caenorhabditis elegans se tra&icirc;ne d&eacute;lib&eacute;r&eacute;ment vers le p&ocirc;le n&eacute;gatif dans un champ &eacute;lectrique. En quantifiant les mouvements des individuels vers navigation dans les champs &eacute;lectriques, nous montrons que c. elegans pr&eacute;f&egrave;re ramper &agrave; angles sp&eacute;cifiques &agrave; la direction du champ &eacute;lectrique dans des p&eacute;riodes persistants de l&#39;avant mouvement et que l&#39;angle pr&eacute;f&eacute;r&eacute; est proportionnelle &agrave; l&#39;intensit&eacute; du champ. C. elegans se r&eacute;oriente en r&eacute;ponse &agrave; des champs &eacute;lectriques variables dans le temps &agrave; l&#39;aide de virages brusques et renversements, r&eacute;orientation standard des manoeuvres que C. elegans utilise au cours d&#39;autres modes de comportement motile. Mutation ou laser ablation qui perturbe la structure et la fonction des neurones sensoriels amphid peut aussi perturbe le comportement d&#39;&eacute;lectrosensoriel. Par imagerie dynamique de calcium intracellulaire parmi les neurones sensoriels de l&#39;amphid de worms immobilis&eacute;s, nous montrons que les neurones sensoriels sp&eacute;cifiques amphid sont sensibles &agrave; la direction et la force des champs &eacute;lectriques. Nous &eacute;tendons notre analyse au niveau moteur en montrant que les interneurones sp&eacute;cifiques affectent l&#39;utilisation des virages brusques et renversements pendant &eacute;lectrosensoriel de direction. Ainsi, &eacute;lectrosensoriel comportement peut servir comme syst&egrave;me mod&egrave;le pour comprendre les inputs sensoriels comment se transforment en sorties moteurs par le syst&egrave;me nerveux de c. elegans.

Circuits neuronaux m&eacute;dient &eacute;lectrosensoriel comportement chez Caenorhabditis elegans.

Il nematode elegans di Caenorhabditis deliberatamente striscia verso il polo negativo in un campo elettrico. Da quantificare i movimenti dei singoli vermi navigare campi elettrici, mostriamo che c. elegans preferisce strisciare ad angoli specifici per la direzione del campo elettrico in periodi persistenti di avanti movimento e che l&#39;angolo preferito &egrave; proporzionale all&#39;intensit&agrave; del campo. C. elegans riorientato in risposta a campi elettrici variabili nel tempo utilizzando curve improvvise e inversioni, riorientamento standard manovre che C. elegans utilizza durante altre modalit&agrave; di comportamento motili. Mutazione o laser ablazione che sconvolge la struttura e la funzione dei neuroni sensoriali amphid sconvolge anche elettrosensoriale comportamento. Di immagini dinamiche di calcio intracellulare tra i neuroni sensoriali amphid di vermi immobilizzati, mostriamo che amphid specifici neuroni sensoriali sono sensibili per la direzione e la forza dei campi elettrici. Estendiamo la nostra analisi a livello di motore mostrando che interneurons specifiche riguardano l&#39;utilizzo di curve improvvise e inversioni durante elettrosensoriale sterzo. Cos&igrave;, elettrosensoriale comportamento pu&ograve; essere utilizzato come un sistema modello per comprendere come sensoriali ingressi vengono trasformati in uscite motore dal sistema nervoso c. elegans.

Circuiti neurali mediano elettrosensoriale comportamento in Caenorhabditis elegans.

El nematodo Caenorhabditis elegans deliberadamente se arrastra hacia el polo negativo en un campo el&eacute;ctrico. Mediante la cuantificaci&oacute;n de los movimientos de los gusanos navegando por campos el&eacute;ctricos, mostramos que C. elegans prefiere a gatear en &aacute;ngulos espec&iacute;ficos a la direcci&oacute;n del campo el&eacute;ctrico en per&iacute;odos persistentes de avance movimiento y que el mejor &aacute;ngulo es proporcional a la intensidad de campo. C. elegans se reorienta en respuesta a campos el&eacute;ctricos variables en el tiempo mediante giros repentinos y revocaciones, reorientaci&oacute;n est&aacute;ndar maniobras que C. elegans utiliza durante otros modos de comportamiento m&oacute;vil. Ablaci&oacute;n l&aacute;ser o mutaci&oacute;n que altera la estructura y funci&oacute;n de neuronas sensoriales amphid tambi&eacute;n altera el comportamiento electrosensory. Por proyecci&oacute;n de imagen din&aacute;mica del calcio intracelular entre las neuronas sensoriales de amphid de gusanos inmovilizados, demostramos que amphid espec&iacute;ficos de neuronas sensoriales son sensibles a la direcci&oacute;n y la fuerza de los campos el&eacute;ctricos. Ampliamos nuestro an&aacute;lisis a nivel motor mostrando interneuronas espec&iacute;ficos que afectan a la utilizaci&oacute;n de giros repentinos y revocaciones durante electrosensory direcci&oacute;n. As&iacute;, electrosensory comportamiento puede utilizarse como sistema modelo para entender c&oacute;mo sensoriales insumos se transforman en salidas de motores por el sistema nervioso de C. elegans.

Circuitos neuronales median electrosensory comportamiento en Caenorhabditis elegans.

Thermotactic behavior in the nematode Caenorhabditis elegans exhibits long-term plasticity. On a spatial thermal gradient, C. elegans tracks isotherms near a remembered set-point (T(S)) corresponding to its previous cultivation temperature. When navigating at temperatures above its set-point (T>T(S)), C. elegans crawls down spatial thermal gradients towards the T(S) in what is called cryophilic movement. The T(S) retains plasticity in the adult stage and is reset by approximately 4 h of sustained exposure to a new temperature. Long-term plasticity in C. elegans thermotactic behavior has been proposed to represent an associative learning of specific temperatures conditioned in the presence or absence of bacterial food. Here, we use quantitative behavioral assays to define the temperature and food-dependent determinants of long-term plasticity in the different modes of thermotactic behavior. Under our experimental conditions, we find that starvation at a specific temperature neither disrupts T(S) resetting toward the starvation temperature nor induces learned avoidance of the starvation temperature. We find that prolonged starvation suppresses the cryophilic mode of thermotactic behavior. The hen-1 and tax-6 genes have been reported to affect associative learning between temperature and food-dependent cues. Under our experimental conditions, mutation in the hen-1 gene, which encodes a secreted protein with an LDL receptor motif, does not significantly affect thermotactic behavior or long-term plasticity. Mutation in the tax-6 calcineurin gene abolishes thermotactic behavior altogether. In summary, we do not find evidence that long-term plasticity requires association between temperature and the presence or absence of bacterial food.

Temperature and food mediate long-term thermotactic behavioral plasticity by association-independent mechanisms in C. elegans.

Thermotactic comportement chez le n&eacute;matode Caenorhabditis elegans montre plasticit&eacute; &agrave; long terme. Sur un gradient thermique spatial, c. elegans chansons isothermes pr&egrave;s une consigne m&eacute;moris&eacute;e (T(S)) correspondant &agrave; sa temp&eacute;rature de culture pr&eacute;c&eacute;dente. Lors de la navigation &agrave; des temp&eacute;ratures au-dessus de son point de consigne (T&gt;T(S)), c. elegans se tra&icirc;ne vers le bas les gradients thermiques spatiales vers la T (S) dans ce qu&#39;on appelle le mouvement cryophilic. Le T (S) conserve la plasticit&eacute; dans le stade adulte et est remis &agrave; z&eacute;ro par environ 4 h d&#39;exposition &agrave; une temp&eacute;rature de nouveau. Plasticit&eacute; &agrave; long terme dans le comportement thermotactic de c. elegans a &eacute;t&eacute; propos&eacute;e pour repr&eacute;senter un apprentissage associatif des temp&eacute;ratures sp&eacute;cifiques conditionn&eacute;s en pr&eacute;sence ou en absence de nourriture bact&eacute;rienne. Ici, nous utilisons des &eacute;preuves comportementales quantitatives pour d&eacute;finir la temp&eacute;rature et les d&eacute;terminants de la nourriture-d&eacute;pendante de plasticit&eacute; &agrave; long terme dans les diff&eacute;rents modes de comportement thermotactic. Dans nos conditions exp&eacute;rimentales, nous trouvons que la famine &agrave; une temp&eacute;rature donn&eacute;e ne perturbe T (S) remise &agrave; z&eacute;ro &agrave; la temp&eacute;rature de famine ni induit appris &eacute;vitement de la temp&eacute;rature de la famine. Nous trouvons que la famine prolong&eacute;e supprime la cryophilic mode de comportement thermotactic. Les g&egrave;nes de poule-1 et imp&ocirc;t-6 ont &eacute;t&eacute; signal&eacute;s &agrave; affecter l&#39;apprentissage associatif entre temp&eacute;rature et rep&egrave;res alimentaires-d&eacute;pendante. Dans nos conditions exp&eacute;rimentales, mutation du g&egrave;ne de la poule-1, qui code une prot&eacute;ine s&eacute;cr&eacute;t&eacute;e orn&eacute;es d&#39;un motif de r&eacute;cepteurs LDL, n&#39;affecte pas significativement thermotactic comportement ou plasticit&eacute; &agrave; long terme. Mutation dans le g&egrave;ne de la calcineurine imp&ocirc;t-6 abolit thermotactic comportement au total. En r&eacute;sum&eacute;, nous ne trouvons pas de preuves que la plasticit&eacute; &agrave; long terme exige la liaison entre la temp&eacute;rature et la pr&eacute;sence ou l&#39;absence de nourriture bact&eacute;rienne.

Temp&eacute;rature et l&#39;alimentation m&eacute;dient la plasticit&eacute; comportementale thermotactic &agrave; long terme par des m&eacute;canismes de liaison ind&eacute;pendants chez c. elegans.

Thermotactic comportamento nel nematode Caenorhabditis elegans esibisce plasticit&agrave; a lungo termine. Un gradiente termico spaziale, c. elegans tracce isoterme vicino un ricordato set-point (T(S)) corrispondente alla sua temperatura di coltivazione precedente. Quando si naviga a temperature superiori il set-point (T&gt;T(S)), c. elegans striscia gi&ugrave; gradienti termici spaziali verso il T (S) in quello che viene chiamato movimento criofilo. T (S) mantiene la plasticit&agrave; nella fase adulta e viene reimpostato da circa 4 ore di esposizione sostenuta per una nuova temperatura. A lungo termine plasticit&agrave; nel comportamento thermotactic di c. elegans &egrave; stata proposta per rappresentare un apprendimento associativo di temperature specifiche condizionata in presenza o assenza di alimentare batterica. Qui, usiamo analisi quantitative del comportamento per definire la temperatura e il cibo-dipendente determinanti della plasticit&agrave; a lungo termine in diversi modi di comportamento thermotactic. Nostre condizioni sperimentali, troviamo che fame a una temperatura specifica non perturbi T (S) ripristino verso la temperatura di fame n&eacute; induce imparato evitamento della temperatura dell&#39;inedia. Troviamo che l&#39;inedia prolungata sopprime il criofilo modalit&agrave; di comportamento thermotactic. Il gallina-1 e fiscali-6 geni sono stati segnalati per influenzare l&#39;apprendimento associativo tra temperatura e spunti di cibo-dipendente. Nostre condizioni sperimentali, mutazione del gene della gallina-1, che codifica per una proteina secreta con un motivo di recettori LDL, non influenzano in modo significativo comportamento thermotactic o plasticit&agrave; a lungo termine. Mutazione del gene della calcineurina fiscale-6 abolisce complessivamente thermotactic comportamento. In sintesi, non troviamo prove che a lungo termine plasticit&agrave; richiede associazione fra la temperatura e la presenza o l&#39;assenza di alimentare batterica.

Temperatura e cibo mediare plasticit&agrave; comportamentale thermotactic a lungo termine da meccanismi di associazione indipendente in c. elegans.

Comportamiento thermotactic en el nematodo Caenorhabditis elegans exhibe plasticidad a largo plazo. En un gradiente t&eacute;rmico espacial, C. elegans pistas isotermas cerca de un punto de referencia recordada (T(S)) correspondiente a su temperatura de cultivo anterior. Al navegar a temperaturas por encima de su punto (T&gt;T(S)), C. elegans se arrastra hacia abajo de gradientes t&eacute;rmicos espaciales hacia T (S) en lo que se llama movimiento cryophilic. T (S) conserva la plasticidad en la etapa adulta y se restablece por aproximadamente 4 horas de exposici&oacute;n sostenida a una nueva temperatura. Plasticidad a largo plazo en el comportamiento thermotactic de C. elegans se ha propuesto para representar un aprendizaje asociativo de temperaturas espec&iacute;ficas en la presencia o ausencia de alimentos bacteriana. Aqu&iacute;, utilizamos ensayos cuantitativos del comportamiento para definir la temperatura y los determinantes de alimentos dependiente de plasticidad a largo plazo en los diferentes modos de comportamiento thermotactic. En nuestras condiciones experimentales, encontramos que hambre a una temperatura espec&iacute;fica no interrumpe el restablecimiento de T (S) hacia la temperatura de hambre ni induce aprendi&oacute; la evitaci&oacute;n de la temperatura de la inanici&oacute;n. Nos encontramos con que la prolongada inanici&oacute;n suprime el cryophilic modo de comportamiento thermotactic. Los genes de gallina-1 y 6 de impuestos se han divulgado para afectar el aprendizaje asociativo entre temperatura y alimento-dependiente se&ntilde;ales. En nuestras condiciones experimentales, mutaci&oacute;n en el gene de la gallina-1, que codifica una prote&iacute;na secretada con un motivo del receptor LDL, no afecta significativamente comportamiento thermotactic o plasticidad a largo plazo. Mutaci&oacute;n en el gene de la calcineurina impuestos 6 suprime el comportamiento thermotactic en conjunto. En Resumen, no se encontr&oacute; evidencia que plasticidad a largo plazo requiere la asociaci&oacute;n entre la temperatura y la presencia o ausencia de alimentos bacteriana.

Temperatura y alimento median plasticidad conductual thermotactic a largo plazo por los mecanismos de asociaci&oacute;n independiente en C. elegans.

The molecular and cellular mechanisms that allow adult-stage neurons to regenerate following damage are poorly understood. Recently, axons of motoneurons and mechanosensory neurons in adult C. elegans were found to regrow after being snipped by femtosecond laser ablation. Here, we explore the molecular determinants of adult-stage axon regeneration using the AVM mechanosensory neurons. The first step in AVM axon development is a pioneer axonal projection from the cell body to the ventral nerve cord. We show that regeneration of the AVM axon to the ventral nerve cord lacks the deterministic precision of initial axon development, requiring competition and pruning of unwanted axon branches. Nevertheless, axons of injured AVM neurons regrow to the ventral nerve cord with over 60% reliability in adult animals. In addition, in contrast to initial development, axon guidance during regeneration becomes heavily dependent on cytoplasmic protein MIG-10/Lamellipodin but independent of UNC-129/TGF-beta repellent and UNC-40/DCC receptor, and axon growth during regeneration becomes heavily dependent on UNC-34/Ena and CED-10/Rac actin regulators. Thus, C. elegans may be used as a genetic system to characterize novel cellular and molecular mechanisms underlying adult-stage nervous system regeneration.

Distinct cellular and molecular mechanisms mediate initial axon development and adult-stage axon regeneration in C. elegans.

Les m&eacute;canismes mol&eacute;culaires et cellulaires qui permettent aux neurones de stade adulte &agrave; se r&eacute;g&eacute;n&eacute;rer suite d&eacute;g&acirc;ts sont mal compris. R&eacute;cemment, les axones des motoneurones et les neurones m&eacute;canosensoriels elegans de Caenorhabditis adultes ont &eacute;t&eacute; retrouv&eacute;s &agrave; repousser apr&egrave;s &ecirc;tre cisel&eacute;e par ablation laser femtoseconde. Ici, nous examinons les d&eacute;terminants mol&eacute;culaires de la r&eacute;g&eacute;n&eacute;ration axonale de l&#39;adulte-sc&egrave;ne &agrave; l&#39;aide de neurones m&eacute;canosensoriels AVM. La premi&egrave;re &eacute;tape dans le d&eacute;veloppement d&#39;axon AVM est une projection axonale pionnier du corps cellulaire au cordon nerveux ventral. Nous montrons que la r&eacute;g&eacute;n&eacute;ration de l&#39;axone AVM au cordon nerveux ventral manque la pr&eacute;cision d&eacute;terministe de d&eacute;veloppement initial axon, n&eacute;cessitant la concurrence et l&#39;&eacute;lagage des branches non d&eacute;sir&eacute;es axon. N&eacute;anmoins, il repousse des axones des neurones AVM bless&eacute;s au cordon nerveux ventral avec plus de 60 % fiabilit&eacute; chez les animaux adultes. En outre, &agrave; la diff&eacute;rence de d&eacute;veloppement initial, guidage axonal pendant la r&eacute;g&eacute;n&eacute;ration devient fortement d&eacute;pendant de la prot&eacute;ine cytoplasmique MIG-10/Lamellipodin mais ind&eacute;pendant du r&eacute;cepteur r&eacute;pulsif UNC-129/TGF-beta et UNC-40/DCC et croissance axonale au cours de la r&eacute;g&eacute;n&eacute;ration devient fortement tributaire des r&eacute;gulateurs de l&#39;actine UNC-34/Ena et CED-10/Rac. Ainsi, c. elegans peuvent servir comme un syst&egrave;me g&eacute;n&eacute;tique de caract&eacute;riser de nouveaux m&eacute;canismes cellulaires et mol&eacute;culaires qui sous-tendent le syst&egrave;me nerveux adulte-phase de r&eacute;g&eacute;n&eacute;ration.

Les m&eacute;canismes cellulaires et mol&eacute;culaires distincts m&eacute;dient d&eacute;veloppement initial d&#39;axone et la r&eacute;g&eacute;n&eacute;ration axonale de stade adulte chez c. elegans.

I meccanismi molecolari e cellulari che permettono di neuroni adulti-fase di rigenerare a seguito di danni sono capiti male. Recentemente, assoni dei motoneuroni e i neuroni che mechanosensory in adulti c. elegans sono stati trovati a ricrescere dopo che &egrave; stato tagliato da ablazione laser di femtosecondo. Qui, noi esploriamo i determinanti molecolari della rigenerazione assone adulto-fase usando i neuroni che mechanosensory AVM. Il primo passo nello sviluppo di assone AVM &egrave; una proiezione assonale pioniera dal corpo cellulare per il cordone nervoso ventrale. Mostriamo che la rigenerazione dell&#39;assone AVM per il cordone nervoso ventrale manca la precisione deterministica di sviluppo iniziale assone, che richiedono la concorrenza e la potatura di rami indesiderati assone. Tuttavia, assoni di neuroni AVM infortunati ricrescere per il cordone nervoso ventrale con oltre il 60% affidabilit&agrave; in animali adulti. Inoltre, in contrasto con lo sviluppo iniziale, orientamento assone durante la rigenerazione diventa fortemente dipendente da proteina citoplasmatica MIG-10/Lamellipodin ma indipendente del recettore repellente UNC-129/TGF-beta e UNC-40/DCC e crescita axon durante la rigenerazione diventa fortemente dipendente da regolatori di actina UNC-34/Ena e CED-10/Rac. Cos&igrave;, c. elegans pu&ograve; essere utilizzato come un sistema genetico per caratterizzare il romanzo meccanismi cellulari e molecolari alla base rigenerazione del sistema nervoso adulto-fase.

Distinti meccanismi cellulari e molecolari mediano lo sviluppo iniziale di assone e rigenerazione stadio adulto assone in c. elegans.

Los mecanismos moleculares y celulares que permiten la etapa adulto neuronas Regenerar despu&eacute;s de da&ntilde;os son poco conocidos. Recientemente, los axones de las motoneuronas y neuronas mechanosensory en adultos C. elegans encontrados a crecer despu&eacute;s de ser cortada por ablaci&oacute;n l&aacute;ser de femtosegundo. Aqu&iacute;, exploramos los determinantes moleculares de la regeneraci&oacute;n del ax&oacute;n de la etapa de adulto usando las neuronas mechanosensory AVM. El primer paso en el desarrollo de AVM axon es una proyecci&oacute;n axonal pionera del cuerpo de la c&eacute;lula a la m&eacute;dula ventral del nervio. Mostramos que la regeneraci&oacute;n del ax&oacute;n AVM al cord&oacute;n nervioso ventral carece de la precisi&oacute;n determinista del desarrollo inicial del ax&oacute;n, que requiere la competencia y la poda de ramas de axon no deseados. Sin embargo, axones de las neuronas AVM lesionadas crecer al cord&oacute;n nervioso ventral con m&aacute;s del 60% fiabilidad en animales adultos. Adem&aacute;s, en contraste con el desarrollo inicial, orientaci&oacute;n del ax&oacute;n durante la regeneraci&oacute;n se convierte fuertemente dependiente de la prote&iacute;na citopl&aacute;smica MIG-10/Lamellipodin pero independiente del receptor repelente de UNC-129/TGF-beta y UNC-40/DCC y crecimiento del ax&oacute;n durante la regeneraci&oacute;n se convierte depende mucho de la UNC-34/Ena y CED-10/PL reguladores de actina. Por lo tanto, C. elegans puede utilizarse como un sistema gen&eacute;tico para caracterizar nuevos mecanismos celulares y moleculares subyacentes del sistema nervioso adulto-etapa de regeneraci&oacute;n.

Distintos mecanismos celulares y moleculares median el desarrollo inicial del ax&oacute;n y regeneraci&oacute;n del ax&oacute;n de la etapa de adulto en C. elegans.

Caenorhabditis elegans responds to chemical cues using a small number of chemosensory neurons that detect a large variety of molecules in its environment. During chemotaxis, C. elegans biases its migration in spatial chemical gradients by lengthening (/shortening) periods of forward movement when it happens to be moving toward (/away) from preferred locations. In classical assays of chemotactic behavior, a group of crawling worms is placed on an agar plate containing a point source of chemical, the group is allowed to navigate for a period of time, and aggregation of worms near the source is quantified. Here we show that swimming worms exhibit acute motile responses to temporal variations of odor in their surrounding environment, allowing our development of an automated assay of chemotactic behavior with single-animal resolution. By placing individual worms in small microdroplets and quantifying their movements as they respond to the addition and removal of odorized airstreams, we show that the sensorimotor phenotypes of swimming worms (wild-type behavior, the effects of certain mutations, and the effects of laser ablation of specific olfactory neurons) are consistent with aggregation phenotypes previously obtained in crawling assays. The microdroplet swimming assay has certain advantages over crawling assays, including flexibility and precision in defining the stimulus waveform and automated quantification of motor response during stimulus presentation. In this study, we use the microdroplet assay to quantify the temporal dynamics of the olfactory response, the sensitivity to odorant concentration, combinations, and gradients, and the contribution of specific olfactory neurons to overall behavior.

Olfactory behavior of swimming C. elegans analyzed by measuring motile responses to temporal variations of odorants.

Caenorhabditis elegans r&eacute;pond aux signaux chimiques &agrave; l&#39;aide d&#39;un petit nombre de neurones chemosensoriels d&eacute;tecter une grande vari&eacute;t&eacute; de mol&eacute;cules dans son environnement. Au cours de la chimiotaxie, c. elegans biaise sa migration dans les gradients chimiques spatiaux par allongement (/ raccourcissement) p&eacute;riodes de mouvement vers l&#39;avant quand il arrive &agrave; &ecirc;tre rapproche (/ away) de lieux pr&eacute;f&eacute;r&eacute;s. Dans des tests classiques de comportement chimiotactique, un groupe de vers rampants est plac&eacute; sur une bo&icirc;te de g&eacute;lose contenant une source ponctuelle de produit chimique, le groupe est autoris&eacute; &agrave; naviguer pendant une p&eacute;riode de temps et agr&eacute;gation vers pr&egrave;s de la source est quantifi&eacute;e. Ici, nous montrons que nager vers pi&egrave;ce r&eacute;ponses motiles aigu&euml;s aux variations temporelles des odeurs dans leur milieu environnant, ce qui permet de notre d&eacute;veloppement d&#39;un test automatis&eacute; de comportement chimiotactique avec r&eacute;solution de single-animal. En pla&ccedil;ant vers individuels en petites gouttelettes et quantifier leurs mouvements, car ils r&eacute;pondent &agrave; l&#39;ajout et la suppression des courants d&#39;air odorized, nous montrons que les ph&eacute;notypes sensorimotrices vers la natation (comportement de type sauvage, les effets de certaines mutations et les effets de l&#39;ablation laser de neurones olfactifs sp&eacute;cifiques) sont compatibles avec des ph&eacute;notypes d&#39;agr&eacute;gation pr&eacute;c&eacute;demment obtenues dans des essais de rampants. Le test de natation de microgouttelettes a certains avantages par rapport aux dosages rampants, y compris la souplesse et pr&eacute;cision dans la d&eacute;finition de la forme d&#39;onde du stimulus et automatis&eacute;e de quantification de la r&eacute;ponse motrice au cours de la pr&eacute;sentation du stimulus. Dans cette &eacute;tude, nous utilisons le test de microgouttelettes pour quantifier la dynamique temporelle de la r&eacute;ponse olfactive, la sensibilit&eacute; &agrave; la concentration de la substance odorante, combinaisons et les d&eacute;grad&eacute;s et la contribution des neurones olfactifs sp&eacute;cifiques au comportement global.

Comportement olfactif de natation c. elegans analys&eacute;s en mesurant motiles r&eacute;ponses aux variations temporelles des substances odorantes.

Caenorhabditis elegans risponde ai segnali chimici usando un piccolo numero di neuroni chemosensory che rileva una grande variet&agrave; di molecole nel suo ambiente. Durante la chemiotassi, c. elegans pregiudizi sua migrazione in gradienti chimici spaziale di allungamento (/ accorciamento) periodi di movimento in avanti quando capita di essere muovendo verso (via) da posizioni preferiti. Nella classiche analisi di comportamento chemiotattico, un gruppo di vermi striscianti &egrave; collocato su una piastra di agar contenente una sorgente puntiforme di sostanza chimica, il gruppo &egrave; consentito di passare per un periodo di tempo e aggregazione dei vermi nei pressi della sorgente &egrave; quantificato. Qui vi mostriamo che nuoto vermi esposizione acute motili risposte a variazioni temporali di odore nel loro ambiente circostante, consentendo lo sviluppo di un test automatizzato di comportamento chemiotattica con risoluzione animale singolo. Posizionando singoli vermi in microgocce piccolo e quantificare i loro movimenti come essi rispondono per l&#39;aggiunta e la rimozione di odorized avvenga, mostriamo che i fenotipi sensomotorio di nuoto worms (selvaggio-tipo comportamento, gli effetti di alcune mutazioni e gli effetti dell&#39;ablazione laser di specifici neuroni olfattivi) siano coerenti con i fenotipi di aggregazione in precedenza ottenuti in dosaggi striscianti. Il saggio di nuoto microdroplet presenta alcuni vantaggi sopra strisciando dosaggi, tra cui flessibilit&agrave; e precisione nella definizione della forma d&#39;onda di stimolo e quantificazione automatizzata della risposta motoria durante la presentazione di stimolo. In questo studio, usiamo il dosaggio microdroplet per quantificare le dinamiche temporali della risposta olfattiva, la sensibilit&agrave; alla concentrazione odorant, combinazioni e sfumature e il contributo di specifici neuroni olfattivi al comportamento complessivo.

Comportamento olfattivo di nuoto c. elegans analizzata misurando motili risposte a variazioni temporali di odorizzazione.

Caenorhabditis elegans responde a se&ntilde;ales qu&iacute;micas utilizando un peque&ntilde;o n&uacute;mero de neuronas quimiosensoriales que detectar una gran variedad de mol&eacute;culas en su entorno. Durante chemotaxis, C. elegans predispone su migraci&oacute;n en gradientes qu&iacute;micos espaciales por alargamiento (/ acortamiento) per&iacute;odos de avance cuando sucede que avanza hacia el (/ lejos) de ubicaciones preferidos. En ensayos cl&aacute;sicos de comportamiento quimiot&aacute;ctico, un grupo de gusanos rastreros se coloca sobre una placa de agar que contiene un punto de origen del producto qu&iacute;mico, el grupo se permite navegar por un per&iacute;odo de tiempo, y se cuantifica la agregaci&oacute;n de gusanos cerca de la fuente. Aqu&iacute; mostramos que nataci&oacute;n gusanos exhiben respuestas m&oacute;viles agudas a variaciones temporales de olor en su entorno, permitiendo que nuestro desarrollo de un an&aacute;lisis automatizado de comportamiento quimiot&aacute;ctico con resoluci&oacute;n &uacute;nico animal. Colocando los gusanos en peque&ntilde;as microgotas y cuantificar sus movimientos como responden a la adici&oacute;n y eliminaci&oacute;n de corrientes de aire fragante, demostramos que los fenotipos sensoriomotoras de nataci&oacute;n gusanos (comportamiento de tipo salvaje, los efectos de ciertas mutaciones y los efectos de la ablaci&oacute;n l&aacute;ser de neuronas olfativas espec&iacute;ficas) son consistentes con fenotipos de agregaci&oacute;n previamente obtenidos en ensayos de arrastre. El ensayo de nataci&oacute;n microdroplet tiene ciertas ventajas sobre el an&aacute;lisis rastreros, incluyendo flexibilidad y precisi&oacute;n en la definici&oacute;n de la forma de onda de est&iacute;mulo y cuantificaci&oacute;n automatizada de respuesta de motor durante la presentaci&oacute;n del est&iacute;mulo. En este estudio, utilizamos el ensayo microdroplet para cuantificar la din&aacute;mica temporal de la respuesta olfativa, la sensibilidad a la concentraci&oacute;n de olor, combinaciones y degradados y la contribuci&oacute;n de las neuronas olfativas espec&iacute;ficas al comportamiento general.

Comportamiento olfativo de nataci&oacute;n C. elegans analizadas midiendo respuestas m&oacute;viles a variaciones temporales de olores.

Many animals use their olfactory systems to learn to avoid dangers, but how neural circuits encode naive and learned olfactory preferences, and switch between those preferences, is poorly understood. Here, we map an olfactory network, from sensory input to motor output, which regulates the learned olfactory aversion of Caenorhabditis elegans for the smell of pathogenic bacteria. Naive animals prefer smells of pathogens but animals trained with pathogens lose this attraction. We find that two different neural circuits subserve these preferences, with one required for the naive preference and the other specifically for the learned preference. Calcium imaging and behavioral analysis reveal that the naive preference reflects the direct transduction of the activity of olfactory sensory neurons into motor response, whereas the learned preference involves modulations to signal transduction to downstream neurons to alter motor response. Thus, two different neural circuits regulate a behavioral switch between naive and learned olfactory preferences.

Functional organization of a neural network for aversive olfactory learning in Caenorhabditis elegans.

Beaucoup d&#39;animaux utilisent leurs syst&egrave;mes olfactifs pour apprendre &agrave; &eacute;viter les dangers, mais comment les circuits neuronaux codent na&iuml;ve et savantes des pr&eacute;f&eacute;rences olfactives et lautre de ces pr&eacute;f&eacute;rences, est mal comprise. Ici, nous la carte un r&eacute;seau olfactif, d&#39;entr&eacute;e sensorielle &agrave; la sortie du moteur, qui r&eacute;glemente l&#39;aversion olfactive savante de Caenorhabditis elegans pour l&#39;odeur des bact&eacute;ries pathog&egrave;nes. Animaux na&iuml;fs pr&eacute;f&egrave;rent les odeurs des pathog&egrave;nes mais animaux form&eacute;s par des agents pathog&egrave;nes perdent cette attraction. Nous trouvons que deux circuits neurones favorisent ces pr&eacute;f&eacute;rences, avec un n&eacute;cessaire pour la pr&eacute;f&eacute;rence de na&iuml;ve et l&#39;autre sp&eacute;cialement pour la pr&eacute;f&eacute;rence de savante. Analyse comportementale d&#39;imagerie calcique r&eacute;v&egrave;lent que la pr&eacute;f&eacute;rence de na&iuml;ve refl&egrave;te la transduction directe de l&#39;activit&eacute; des neurones sensoriels olfactifs en r&eacute;ponse motrice, alors que la pr&eacute;f&eacute;rence savante suppose des modulations pour signal transduction aux neurones en aval d&#39;alt&eacute;rer la r&eacute;ponse motrice. Ainsi, deux circuits neurones r&eacute;glementent un commutateur comportemental entre na&iuml;f et appris les pr&eacute;f&eacute;rences olfactives.

Organisation fonctionnelle d&#39;un r&eacute;seau de neurones pour l&#39;apprentissage olfactif aversif chez Caenorhabditis elegans.

Molti animali utilizzano propri sistemi olfattivi per imparare a evitare pericoli, ma come circuiti neurali codificano imparate preferenze olfattive e ingenuo e passare tra le preferenze, &egrave; capita male. Qui, noi mappa una rete olfattiva, dall&#39;input sensoriale all&#39;uscita del motore, che regola l&#39;avversione imparato olfattiva di Caenorhabditis elegans per l&#39;odore dei batteri patogeni. Ingenui animali preferiscono gli odori degli agenti patogeni ma animali addestrati con patogeni perdono questa attrazione. Troviamo che due differenti circuiti neurali subserve queste preferenze, con una richiesta per la preferenza di ingenui e l&#39;altro in particolare per la preferenza imparata. Analisi comportamentale ed imaging calcio rivelano che la preferenza na&iuml;ve riflette la trasduzione diretta dell&#39;attivit&agrave; dei neuroni sensoriali olfattivi in risposta motoria, considerando che la preferenza imparata coinvolge modulazioni per segnale di trasduzione di neuroni a valle per alterare la risposta motoria. Cos&igrave;, due differenti circuiti neurali regolano un interruttore comportamento tra ingenui e imparato preferenze olfattive.

Organizzazione funzionale di una rete neurale per aversive apprendimento olfattivo in Caenorhabditis elegans.

Muchos animales utilizan sus sistemas olfativos para aprender a evitar peligros, pero c&oacute;mo circuitos neuronales codifican ingenuo y preferencias olfativas aprendidas y cambiar entre estas preferencias, es mal entendida. Aqu&iacute;, nos asignan una red olfativa, de entrada sensorial a la salida del motor, que regula la aversi&oacute;n aprendida olfativa de Caenorhabditis elegans para el olor de las bacterias pat&oacute;genas. Ingenuos animales prefieren olores de pat&oacute;genos, pero animales entrenados con pat&oacute;genos pierden esta atracci&oacute;n. Nos encontramos con que dos diferentes circuitos neuronales favorecen estas preferencias, con una necesaria para la preferencia de ingenuo y otra espec&iacute;ficamente para la preferencia docta. An&aacute;lisis de imagen y comportamiento de calcio revelan que la preferencia de ingenuo refleja la transducci&oacute;n directa de la actividad de las neuronas sensoriales olfativas en respuesta de motor, mientras que la preferencia docta implica modulaciones para se&ntilde;al de transducci&oacute;n de se&ntilde;ales a las neuronas descendentes para alterar la respuesta de motor. As&iacute;, dos diferentes circuitos neuronales regulan un comportamiento interruptor entre ingenuo y aprendieron las preferencias olfativas.

Organizaci&oacute;n funcional de una red neuronal para aprendizaje aversivo olfativo en Caenorhabditis elegans.

Laser killing of cell nuclei has long been a powerful means of examining the roles of individual cells in C. elegans. Advances in genetics, laser technology, and imaging have further expanded the capabilities and usefulness of laser surgery. Here, we review the implementation and application of currently used methods for target edoptical disruption in C. elegans.

Laser microsurgery in Caenorhabditis elegans.

Meurtre de laser de noyaux cellulaires a longtemps &eacute;t&eacute; un puissant moyen d&#39;examiner le r&ocirc;le des cellules individuelles chez c. elegans. Avances dans la g&eacute;n&eacute;tique, la technologie laser et l&#39;imagerie ont encore accru les capacit&eacute;s et l&#39;utilit&eacute; de la chirurgie au laser. Ici, nous passons en revue la mise en &oelig;uvre et l&#39;application des m&eacute;thodes actuellement utilis&eacute;es pour la perturbation edoptical cible chez c. elegans.

Microchirurgie laser chez Caenorhabditis elegans.

Uccisione laser dei nuclei delle cellule &egrave; stata a lungo un potente mezzo di esaminare i ruoli di singole celle in c. elegans. Progressi in genetica, tecnologia laser e imaging hanno ulteriormente ampliato le funzionalit&agrave; e l&#39;utilit&agrave; della chirurgia laser. Qui, passiamo in rassegna l&#39;attuazione e l&#39;applicazione dei metodi attualmente usati per interruzione edoptical destinazione in c. elegans.

Microchirurgia laser in Caenorhabditis elegans.

A critical accomplishment in the rapidly developing field of regenerative medicine will be the ability to foster repair of neurons severed by injury, disease, or microsurgery. In C. elegans, individual visualized axons can be laser-cut in vivo and neuronal responses to damage can be monitored to decipher genetic requirements for regeneration. With an initial interest in how local environments manage cellular debris, we performed femtosecond laser axotomies in genetic backgrounds lacking cell death gene activities. Unexpectedly, we found that the CED-3 caspase, well known as the core apoptotic cell death executioner, acts in early responses to neuronal injury to promote rapid regeneration of dissociated axons. In ced-3 mutants, initial regenerative outgrowth dynamics are impaired and axon repair through reconnection of the two dissociated ends is delayed. The CED-3 activator, CED-4/Apaf-1, similarly promotes regeneration, but the upstream regulators of apoptosis CED-9/Bcl2 and BH3-domain proteins EGL-1 and CED-13 are not essential. Thus, a novel regulatory mechanism must be utilized to activate core apoptotic proteins for neuronal repair. Since calcium plays a conserved modulatory role in regeneration, we hypothesized calcium might play a critical regulatory role in the CED-3/CED-4 repair pathway. We used the calcium reporter cameleon to track in vivo calcium fluxes in the axotomized neuron. We show that when the endoplasmic reticulum calcium-storing chaperone calreticulin, CRT-1, is deleted, both calcium dynamics and initial regenerative outgrowth are impaired. Genetic data suggest that CED-3, CED-4, and CRT-1 act in the same pathway to promote early events in regeneration and that CED-3 might act downstream of CRT-1, but upstream of the conserved DLK-1 kinase implicated in regeneration across species. This study documents reconstructive roles for proteins known to orchestrate apoptotic death and links previously unconnected observations in the vertebrate literature to suggest a similar pathway may be conserved in higher organisms.

The core apoptotic executioner proteins CED-3 and CED-4 promote initiation of neuronal regeneration in Caenorhabditis elegans.

Une r&eacute;alisation critique dans le domaine du d&eacute;veloppement rapide de la m&eacute;decine r&eacute;g&eacute;n&eacute;rative sera la capacit&eacute; &agrave; favoriser la r&eacute;paration des neurones dissoci&eacute;es par blessure, maladie ou par microchirurgie. Chez c. elegans, axones visualis&eacute;e individuels peuvent &ecirc;tre d&eacute;coup&eacute;s au laser in vivo et r&eacute;ponses neuronales aux dommages peuvent &ecirc;tre surveill&eacute;s pour d&eacute;chiffrer les exigences g&eacute;n&eacute;tiques pour la r&eacute;g&eacute;n&eacute;ration. Avec un int&eacute;r&ecirc;t initial dans la rubrique environnements locaux g&eacute;rer les d&eacute;bris cellulaires, nous avons effectu&eacute; axotomies laser femtoseconde dans les ant&eacute;c&eacute;dents g&eacute;n&eacute;tiques, manque d&#39;activit&eacute;s de g&egrave;ne de mort cellulaire. Contre toute attente, nous avons trouv&eacute; que la caspase CED-3, bien connu comme le bourreau de mort cellulaire apoptotique core, agit en premi&egrave;res r&eacute;ponses d&#39;une l&eacute;sion neuronale pour favoriser la r&eacute;g&eacute;n&eacute;ration rapide des axones dissoci&eacute;es. Ced-3 mutants, excroissance r&eacute;g&eacute;n&eacute;ratrice initiale dynamique ont &eacute;t&eacute; alt&eacute;r&eacute;e et axon r&eacute;paration par le biais de reconnexion des deux extr&eacute;mit&eacute;s dissoci&eacute;es est retard&eacute;e. L&#39;activateur de CED-3, CED-4/Apaf-1, favorise la r&eacute;g&eacute;n&eacute;ration de la m&ecirc;me fa&ccedil;on, mais les organismes de r&eacute;glementation en amont de l&#39;apoptose, prot&eacute;ines BH3-domaine et CED-9/Bcl2 EGL-1 et CED-13 ne sont pas essentiels. Ainsi, un nouveau m&eacute;canisme de r&eacute;glementation doit &ecirc;tre utilis&eacute; pour activer les prot&eacute;ines apoptotiques core pour r&eacute;paration neuronale. Puisque calcium joue un r&ocirc;le modulateur conserv&eacute; en r&eacute;g&eacute;n&eacute;ration, nous avons &eacute;mis l&#39;hypoth&egrave;se de calcium pourrait jouer un r&ocirc;le de r&eacute;gulateur critique dans la voie de r&eacute;paration de CED-3/CED-4. Nous avons utilis&eacute; le cameleon de journaliste de calcium pour assurer le suivi des flux de calcium in vivo dans le neurone axotomis&eacute;s. Nous montrons que lorsque le calcium du r&eacute;ticulum endoplasmique-stockage chaperonner la calr&eacute;ticuline, CRT-1, est supprim&eacute;, tant dynamique du calcium et une excroissance r&eacute;g&eacute;n&eacute;ratrice initiale ont &eacute;t&eacute; alt&eacute;r&eacute;es. Les donn&eacute;es g&eacute;n&eacute;tiques sugg&egrave;rent que CED-3, CED-4 et 1-CRT agir dans la m&ecirc;me voie pour promouvoir les &eacute;v&eacute;nements pr&eacute;coces en r&eacute;g&eacute;n&eacute;ration et que CED-3 pourrait agir en aval de la CRT-1, mais en amont de la kinase DLK-1 conserv&eacute;e impliqu&eacute;e dans la r&eacute;g&eacute;n&eacute;ration selon les esp&egrave;ces. Cette &eacute;tude documents reconstructive r&ocirc;les des prot&eacute;ines connues pour orchestrer l&#39;apoptose mort et liens pr&eacute;c&eacute;demment d&eacute;connect&eacute;es observations dans la litt&eacute;rature vert&eacute;br&eacute;e &agrave; sugg&eacute;rer une voie similaire peuvent &ecirc;tre conserv&eacute;e chez les organismes sup&eacute;rieurs.

Le noyau apoptotic bourreau prot&eacute;ines CED-3 et le CED-4 promouvoir l&#39;initiation de la r&eacute;g&eacute;n&eacute;ration neuronale chez Caenorhabditis elegans.

Una realizzazione critica nel campo rapido sviluppo della medicina rigenerativa sar&agrave; la capacit&agrave; di favorire la riparazione dei neuroni reciso da infortunio, malattia o microchirurgia. In c. elegans, singoli assoni visualizzati possono essere tagliati al laser in vivo e risposte neuronali di danni possono essere monitorate per decifrare i requisiti genetici per la rigenerazione. Con un iniziale interesse come ambienti locali gestiscono detriti cellulari, abbiamo eseguito femtosecond laser axotomies in background genetico carente attivit&agrave; genica di cellule morte. Inaspettatamente, abbiamo trovato che la caspasi CED-3, noto come il boia core apoptotic delle cellule morte, agisce nelle prime risposte al danno neuronale per promuovere la rapida rigenerazione degli assoni dissociate. Mutanti ced-3, escrescenza rigenerativa iniziale dinamiche sono alterati e assone riparazione attraverso la riconnessione delle due estremit&agrave; dissociato &egrave; ritardato. L&#39;attivatore di CED-3, CED-4/Apaf-1, allo stesso modo favorisce la rigenerazione, ma i regolatori a monte del apoptosis proteine BH3-dominio e CED-9/Bcl2 EGL-1 e CED-13 non sono essenziali. Cos&igrave;, un nuovo meccanismo normativo dovr&agrave; essere utilizzato per attivare proteine apoptotiche core per riparazione neuronale. Poich&eacute; il calcio gioca un ruolo di modulatore conservato nella rigenerazione, abbiamo ipotizzato di calcio potrebbe svolgere un ruolo critico normativo nella via di riparazione del CED-3/CED-4. Abbiamo usato il calcio reporter cameleon per monitorare i flussi di calcio in vivo nel neurone regenerativo. Mostriamo che quando il reticolo endoplasmatico calcio-archiviazione accompagnatore calreticulin, CRT-1, viene eliminato, dinamiche di calcio sia iniziale escrescenza rigenerativa sono alterati. Dati genetici suggeriscono che CED-3, CED-4 e CRT-1 agiscono nella stessa via a promuovere i primi eventi nella rigenerazione e che CED-3 potrebbe agire a valle del CRT-1, ma a monte della conservata DLK-1 chinasi implicata nella rigenerazione attraverso specie. Questo studio documenti ricostruttiva ruoli proteine conosciute per orchestrare apoptotic morte e collegamenti osservazioni precedentemente scollegate in letteratura vertebrata a suggerire un percorso simile possono essere conservato negli organismi superiori.

Il nucleo apoptotic boia proteine CED-3 e CED-4 promuovere iniziazione di rigenerazione neuronale in Caenorhabditis elegans.

One advantage of the nematode Caenorhabditis elegans as a model organism is its suitability for in vivo optical microscopy. Imaging C. elegans often requires animals to be immobilized to avoid movement-related artifacts. Immobilization has been performed by application of anesthetics or by introducing physical constraints using glue or specialized microfluidic devices. Here we present a method for immobilizing C. elegans using polystyrene nanoparticles and agarose pads. Our technique is technically simple, does not expose the worm to toxic substances, and allows recovery of animals. We evaluate the method and show that the polystyrene beads increase friction between the worm and agarose pad. We use our method to quantify calcium transients and long-term regrowth in single neurons following axotomy by a femtosecond laser.

Long-term imaging of Caenorhabditis elegans using nanoparticle-mediated immobilization.

Un des avantages du n&eacute;matode Caenorhabditis elegans, comme un organisme mod&egrave;le est son aptitude pour la microscopie optique in vivo. Imagerie c. elegans souvent n&eacute;cessite des animaux &agrave; &ecirc;tre immobilis&eacute; pour &eacute;viter les artefacts li&eacute;s &agrave; la circulation. Immobilisation a &eacute;t&eacute; r&eacute;alis&eacute;e par application d&#39;anesth&eacute;siques ou en introduisant des contraintes physiques, &agrave; l&#39;aide de colle ou dispositifs microfluidiques sp&eacute;cialis&eacute;s. Nous pr&eacute;sentons ici une m&eacute;thode d&#39;immobilisation de c. elegans en utilisant des nanoparticules en polystyr&egrave;ne et coussinets de gel d&#39;agarose. Notre technique est techniquement simple, n&#39;expose pas le ver de substances toxiques et permet une r&eacute;cup&eacute;ration des animaux. Nous &eacute;valuons la m&eacute;thode et nous montrent que les billes de polystyr&egrave;ne augmentent la friction entre la touche ver et d&#39;agarose. Notre m&eacute;thode nous permet de quantifier les transitoires de calcium et repousse &agrave; long terme dans les neurones apr&egrave;s une axotomie par un laser femtoseconde.

Imagerie &agrave; long terme de Caenorhabditis elegans, &agrave; l&#39;aide d&#39;immobilisation m&eacute;di&eacute;e par les nanoparticules.

Uno dei vantaggi del nematode Caenorhabditis elegans come organismo modello &egrave; l&#39;idoneit&agrave; per la microscopia ottica in vivo. C. elegans di imaging spesso richiede gli animali per essere immobilizzati per evitare artefatti legati al movimento. Immobilizzazione &egrave; stata eseguita mediante applicazione di anestetici o introducendo vincoli fisici con colla o dispositivi microfluidici specializzati. Qui vi presentiamo un metodo per l&#39;immobilizzazione di c. elegans usando nanoparticelle di polistirolo e pastiglie di agarosio. La nostra tecnica &egrave; tecnicamente semplice, non esporre il worm per sostanze tossiche e permette il recupero degli animali. Abbiamo il metodo evaluate e mostrare che le perle di polistirolo aumentano attrito tra il verme e agarosi pad. Usiamo il nostro metodo per quantificare i transitori di calcio e a lungo termine ricrescita in singoli neuroni dopo axotomy da un laser a femtosecondi.

Christopher V. Gabel

Department of Physiology and Biophysics

Boston University School of Medicine

In vivo Neuronal Calcium Imaging in C. elegans

Christopher V. Gabel

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Boston University School of Medicine

In vivo Neuronal Calcium Imaging in C. elegans

Department of Physiology and Biophysics