Name: optogenetic stimulation of escape behavior in drosophila melanogaster
Uploaded: 2013-01-25T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Optogenetic Stimulation of Escape Behavior in Drosophila melanogaster at JoVE.com

Bu çalışma Stanford Dekanlık Bursu (SEJdV), Sağlık Müdürü Pioneer Ödülü bir Ulusal Sağlık Enstitüleri (TRC DP0035350), bir McKnight Vakfı Scholar Ödülü (TRC) ve R01 EY022638 (TRC) tarafından finanse edildi.

1. Channelrhodopsin Sinekler Oluştur <ol><li> Sizin seçtiğiniz gal4 sürücüsü ile Çapraz UAS-ChR2 sinekler, biz optik lobda Foma-1 nöron olarak ifade edilir G105-gal4 kullanın. </li><li> Mavi ışık uyarılması için görsel bir tepki olasılığını ortadan kaldırmak için, iki sinek hatları aw + norpA arka planda bulunmaktadır. </li><li> Sonuç: w + norpA; G105-Gal4/UAS-ChR2 + </li><li> Erişkin eclose uçar sonra, davranışsal tahlil yapmadan önce 3 gün boyunca 10 uM all-tran...

<ol>
	<li>Venken, K., Simpson, J., Bellen, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genetic+manipulations+of+genes+and+cells+in+the+nervous+system+of+the+fruit+fly.">Genetic manipulations of genes and cells in the nervous system of the fruit fly.</a> Neuron. 72, 202-230 (2011).</li><li>Gordon, M., Scott, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Motor+control+in+a+Drosophila+taste+circuit.">Motor control in a Drosophila taste circuit.</a> Neuron. 61, 373-384 (2009).</li><li>Suh, G. S. B., 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=Light+activation+of+an+innate+olfactory+avoidance+response+in+Drosophila.">Light activation of an innate olfactory avoidance response in Drosophila.</a> Current Biology. 17, 905-908 (2007).</li><li>Zhang, W., Ge, W., Wang, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+toolbox+for+light+control+of+Drosophila+behaviors+through+Channelrhodopsin+2-mediated+photoactivation+of+targeted+neurons.">A toolbox for light control of Drosophila behaviors through Channelrhodopsin 2-mediated photoactivation of targeted neurons.</a> European Journal of Neuroscience. 26, 2405-2416 (2007).</li><li>Nagel, G., 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=Channelrhodopsin-2,+a+directly+light-gated+cation-selective+membrane+channel.">Channelrhodopsin-2, a directly light-gated cation-selective membrane channel.</a> Proceedings of the National Academy of Science. 100, 13940-13945 (2003).</li><li>de Vries, S., Clandinin, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Loom-sensitive+neurons+link+computation+to+action+in+the+Drosophila+visual+system.">Loom-sensitive neurons link computation to action in the Drosophila visual system.</a> Current Biology. 22, 353-362 (2012).</li><li>Card, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Escape+behaviors+in+insects.">Escape behaviors in insects.</a> Current Opinion in Neurobiology. 22, 1-7 (2012).</li><li>Card, G., Dickinson, M. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visually+mediated+motor+planning+in+the+escape+response+of+Drosophila.">Visually mediated motor planning in the escape response of Drosophila.</a> Current Biology. 18, 1300-1307 (2008).</li><li>Fotowat, H., Fayyazuddin, A., Bellen, H. J., Gabbiani, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+novel+neuronal+pathway+for+visually+guided+escape+in+Drosophila+melanogaster.">A novel neuronal pathway for visually guided escape in Drosophila melanogaster.</a> Journal of Neurophysiology. 102, 875-885 (2009).</li><li>Card, G., Dickinson, M. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Performance+trade-offs+in+the+flight+initiation+of+Drosophila+melanogaster.">Performance trade-offs in the flight initiation of Drosophila melanogaster.</a> The Journal of Experimental Biology. 211, 341-353 (2008).</li><li>Hammond, S., O'Shea, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Escape+flight+initiation+in+the+fly.">Escape flight initiation in the fly.</a> Journal of Comparative Phsyiology A. 193, 471-476 (2007).</li><li>Benzer, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Behavioral+mutants+of+Drosophila+isolated+by+countercurrent+distribution.">Behavioral mutants of Drosophila isolated by countercurrent distribution.</a> PNAS. 58, 1112-1119 (1967).</li><li>Bloomquist, B., 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=Isolation+of+a+putative+phospholipase+C+gene+of+Drosophila,+norpA,+and+its+role+in+phototransduction.">Isolation of a putative phospholipase C gene of Drosophila, norpA, and its role in phototransduction.</a> Cell. 54, 723-733 (1988).</li><li>Gohl, D., 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=A+versatile+in+vivo+system+for+directed+dissection+of+gene+expression+patterns.">A versatile in vivo system for directed dissection of gene expression patterns.</a> Nature Methods. 8, 231-237 (2011).</li><li>Zhang, F., 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=Red-shifted+optogenetic+excitation:+a+tool+for+fast+neural+control+derived+from+Volvox+cateri.">Red-shifted optogenetic excitation: a tool for fast neural control derived from Volvox cateri.</a> Nature Neuroscience. 11, 631-633 (2008).</li></ol>

<html> Biz parlak mavi ışık sinek yürürken serbestçe yıkanan tarafından kaçış davranışları optogenetic stimülasyonu göstermiştir. Bu yaklaşım kolayca serbestçe dolaştıklarını sineklerin diğer davranışlarını incelemek için adapte edilebilir ve sadece biz daha geniş bir alana kullanılan LED diziler döşeme daha büyük platformlar için ölçeklendirilebilir. Kullanıcı terzi, biz tarif ucuz kamera, ya da diğer mevcut kamera sistemleri ya kullanarak, görüntülerin kare hızı ve uzaysal...

Genetik olarak kodlanmış araçlar büyüyen cephanelik Drosophila melanogaster 1 belirli hücrelerde nöral aktivitenin işlemek için geliştirilmiştir. Bu araçlar sağlam ve serbestçe hareket hayvan belirli nöronların noninvaziv aktivasyonu veya susturulması etkinleştirin. Bu zamansal olarak kontrol edilen ve hızlı bir şekilde indüklenen olabilir çünkü bu arasında, Channelrhodopsin2 (ChR2), bir ışık ile aktive olan katyon kanalı, önemli avantajlar sunmaktadır. Zaman ekspres ChR2 hızla depolarize ve 3-5 yükseltilmiş ateş oranları sergilerler parlak mavi (470 nm) ışığa maruz nöronlar. Serbestçe hareket eden hayvanlar belirli nöronların Böyle hedeflenen aktivasyonu gibi CO 2 kaçınma 3, hortum uzatma 2,4, ve dev-fiber aracılı irkilme yanıtları 4 sıra davranışları özellikle nöronların yeterliliğini ortaya koymuştur. Bununla birlikte, ChR2 uyarmak için gerekli yoğun ışık kaynağı olarak da op uygulayarak, fotoreseptör teşvikgörsel sisteme togenetic teknikleri sınırlı kalmıştır. Fototransdüksiyon bozar bir mutasyon ile optogenetic yaklaşımla birleştirerek, biz sinek optik lob nöronların belirli bir küme aktivasyonu çarpışması 6 önlemek için kullanılan kaçış davranışının sürebilirsin olduğunu göstermiştir. Çoğu, hepsi değilse de, görsel hayvanlar yaklaşan nesneler ile çarpışmaları önlemek için bir kaçış davranışı sergilerler. Giderek kötüleşen çarpışma sunulduğunda, sinekler Yürüyüş veya sabit, uzak yaklaşmakta çarpışma 7-9, uçuş içine take-off. Bu take-off take-off ve istikrarsız bir uçuş yörüngesini 10,11 öncesinde gündeme kanatları ile karakterizedir. Bu yanıt dev fiber aracılı irkilme tepkisi, kaldırdı kanatları önünde olmayan atlar ayrıdır ve genellikle bir serbest düşme takla 4,9 sonuçlanabilir. Uniqu olan optik lob, Foma-1 nöronlar içinde tezgah duyarlı nöronların belirli bir küme tespit ettikten sonraely yaklaşan nesnelerin kodlamak için ayarlanmış, biz sinek tezgah kaçış davranışları katılımlarını soruşturma istedi. İşte biz seçici bu nöronların etkinleştirmek ve sinek kaçış davranışı ortaya çıkarmak için optogenetics kullanımını göstermektedir. Biz Foma-1 nöronlarda ChR2 ifade sürücü gal4-UAS transkripsiyon aktivatörü sistemini kullanın. ChR2 kofaktör all-trans-retinal gerektirir ve bu Drosophila merkezi sinir sisteminde düşük seviyelerde bulunan olarak sineklerin diyet takviye edilmelidir. Parlak ışık ChR2 aktive etmek için kullanılan ve sinekler kuvvetli phototactic davranışlarda olduğu gibi 3,4 12, biz uyarana görsel bir tepki olasılığını ortadan kaldırmak için çalıştı. Bunu yapmak için, biz fototransdüksiyon kaskad kritik bir bileşeni, fosfolipaz C-β kodlar norpA gen, bir null alleli için homozigot mutant olduğunu hayvanlar kullanılmaktadır. Böyle mutant sinekler Fotoreseptörler sorumluluğu edemiyoruzd 13 yakılır. Kaçış yanıt optogenetic stimülasyon test etmek için, tek bir sinek yalıtmak ve parlak mavi ışık içinde yıkanmak gerekir. Bunu yapmak için, biz pipet ipuçları bireysel sinekler yerleştirin. Bir pipet ucu sinek geotactically ucu kadar yürüyecek böyle ve dışarı dikdörtgen bir platform üzerine özel bir tutucu, yerleştirilir. Sinek serbestçe bu platformun üstünde dolaşmak mümkün. Platformu platformu üstüne odaklanmış dört mavi LED dizileri, her birinde 3 adet led ile çevrilidir. Sinek platformda sonra, LED&#39;ler yanıyor ve sinek tepkisi, yüksek hızlı kamera 6 kullanılarak kaydedilir.

<table border="1"><tbody><tr><td></td><td></td><td></td><td> Reaktif </td></tr><tr><td> Retina All-trans </td><td> Peşin Bilimsel ve Kimya A.Ş. </td><td> R3041 </td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td> Ekipman </td></tr><tr><td> Isı 9.2 C / W Sink </td><td> Luxeonstar </td><td> LPD30-30B </td><td> Yüksek 30 mm kare X 30 mm </td></tr><tr><td> Carclo 18 ° Tri-Lens </td><td> Luxeonstar </td><td> 10507 </td><td></td></tr><tr><td> Mavi Asi Tri-Star Bankası&#39;ndaki LED </td><td> Luxeonstar </td><td> MR-B0030-20T </td><td> 470 nm, 174 lm @ 700 mA. </td></tr><tr><td> 700 mA BuckPuck DC Sürücü </td><td> Luxeonstar </td><td> 3021-DE-700 </td><td></td></tr><tr><td> BuckPuck Sürücü için Kablo Demeti </td><td> Luxeonstar </td><td> 3021-HE </td><td></td></tr><tr><td> Önceden kesilmiş termal yapışkan bant </td><td> Luxeonstar </td><td> LXT-S-12 </td><td> 20 mm Hex Bankası </td></tr><tr><td> Snap-Loc Soğutma Hortum, ¼ &quot;kimliği </td><td> McMaster-Carr </td><td> 5307K49 </td><td></td></tr><tr><td> Snap-Loc Soğutma Hortum Bağlantısı </td><td> McMaster-Carr </td><td> 5307K39 </td><td> ¼ &quot;NPT Erkek </td></tr><tr><td> Laboratuvar Sınıf Değiştirme Modu Programlanabilir DC Güç Kaynağı </td><td> BK Precision </td><td> 1698 </td><td></td></tr><tr><td> Exilim kamera </td><td> Casio </td><td> EX-FH20 </td><td></td></tr></tbody></table>

optogenetic stimulation of escape behavior in drosophila melanogaster

Genetik olarak kodlanmış araçlar giderek artan sayıda Drosophila melanogaster 1 belirli nöronların nöral aktivitenin non-invaziv manipülasyon izin verdiği kullanılabilir hale gelmektedir. Bunların arasında en önemlisi parlak bir ışık kullanarak sağlam ve serbestçe hareket hayvan belirli nöronların aktivasyonu veya susturulması etkinleştirmek optogenetic araçları vardır. Channelrhodopsin (ChR2) mavi ışık ile aktive edildiği zaman, bu ifade nöronların depolarizasyon neden, bir ışık aktif katyon kanalı. ChR2 gibi CO 2 kaçınma, hortum uzatma ve dev-fiber aracılı irkilme tepkisi 2-4 gibi belirli davranışlar için kritik nöronlar belirlenmesi için etkili olmuştur. Bununla birlikte, aynı zamanda ChR2 teşvik fotoreseptör uyarmak için kullanılan yoğun ışık kaynağı olarak, bu teknikler, daha önce optogenetic görsel sisteminde kullanılan edilmemiştir. Burada, demo fototransdüksiyon bozar bir mutasyon ile optogenetic yaklaşım birleştirmeksinek optik lob, Foma-1 nöronlarda tezgah duyarlı nöronların bir küme aktivasyonunun nstrate, çarpışmayı önlemek için kullanılan bir kaçış davranışı sürebilirsin. Bu fototransdüksiyon kaskadı önemli bir bileşeni bir boş alleli kullanılan norpA geni tarafından kodlanan fosfolipaz C-β, kör sinekler vermek ve aynı zamanda Foma-1 ChR2 ifade sürmek için gal4-UAS transkripsiyon aktivatörü sisteminin kullanılması nöronlar. Bireysel sinekler mavi LED&#39;ler ile çevrili küçük bir platform üzerine yerleştirilir. LED&#39;ler yandığında, görsel tahrik tezgah-kaçış davranışına benzer bir şekilde, uçuş içine hızlı take-off uçar. Biz bu tekniği kolayca serbestçe sinek hareketli diğer davranışlarını incelemek için adapte edilebilir inanıyorum.

Kör ya ChR2 veya tek başına G105 sürücü parlak mavi ışık ile aydınlatma aşağıdaki take-off oranının düşük olduğunu göstermektedir ifade uçar. Kör bu take-off mavi ışık ile aydınlatma nedeniyle spontan vardı ziyade düşündüren, bağımsız aydınlatma (Şekil 2) take-off aynı oranda sergilenen uçar. ChR2 Foma1 nöronlarda eksprese edilir, ancak, mavi ışık ile aydınlatma kaçış yanıt verilmesini sağlar. Test sinekler üzerinde% 50 aydınlatma 1 saniye içinde çıka...

Watch this Scientific Journal Video about Optogenetic Stimulation of Escape Behavior in Drosophila melanogaster at JoVE.com

Optogenetic Stimulation of Escape Behavior in Drosophila melanogaster

Genetik olarak kodlanmış optogenetic araçları belirli nöronların noninvaziv düzenlenmesini sağlayan<em&gt; Drosophila</em&gt; Beyin. Bu tür araçlar olan aktivasyon belirli davranışları ortaya çıkarmak veya bastırmak için yeterli nöronlar belirleyebilir. Burada özgürce yürüyüş sinekler hedefli nöron olarak ifade edilir Channelrhodopsin2 aktive etmek için bir yöntem mevcut.

Yılında Escape Davranış Optogenetic Uyarım<em&gt; Drosophila melanogaster</em

A  growing number of genetically encoded tools are becoming available that allow non-invasive  manipulation of the neural activity of specific neurons in ...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Optogenetic Stimulation of Escape Behavior in Drosophila melanogaster

Single Sensillum Recordings in the Insects Drosophila melanogaster and Anopheles gambiae

Single Sensillum Recordings in the Insects Drosophila melanogaster and Anopheles gambiae

Böcekler Tek Sensillum Kayıtlar Drosophila melanogaster Ve Anofel gambiae</em

The sense of smell is essential for insects to find foods, mates, predators, and oviposition sites3. Insect olfactory sensory neurons (OSNs) are enclosed ...

Selective Viral Transduction of Adult-born Olfactory Neurons for Chronic in vivo Optogenetic Stimulation

Selective Viral Transduction of Adult-born Olfactory Neurons for Chronic in vivo Optogenetic Stimulation

Kronik Yetişkin doğmuş Koku Nöronlar Seçici Viral İletimi In vivo Optogenetic Uyarım

Local interneurons are continuously regenerated in the olfactory bulb of adult rodents1-3. In this process, called adult neurogenesis, neural stem cells ...

Simultaneous Recording of Calcium Signals from Identified Neurons and Feeding Behavior of Drosophila melanogaster

Simultaneous Recording of Calcium Signals from Identified Neurons and Feeding Behavior of Drosophila melanogaster

Belirlenen Nöronlar ve Beslenme Davranışı Kalsiyum sinyaller aynı anda kayıt Drosophila melanogaster</em

To study neuronal networks in terms of their function in behavior, we must analyze how neurons operate when each behavioral pattern is generated.  Thus, ...

Determination of the Spontaneous Locomotor Activity in Drosophila melanogaster

Determination of the Spontaneous Locomotor Activity in Drosophila melanogaster

Olarak spontan lokomotor aktivitenin belirlenmesi<em&gt; Drosophila melanogaster</em

Drosophila melanogaster has been used as an excellent model organism to study environmental and genetic manipulations that affect behavior. One such ...

In vivo Optogenetic Stimulation of the Rodent Central Nervous System

In vivo Optogenetic Stimulation of the Rodent Central Nervous System

Kemirgen Santral Sinir Sistemi vivo optogenetic Stimülasyon içinde

The ability to probe defined neural circuits in awake, freely-moving animals with cell-type specificity, spatial precision, and high temporal resolution ...

Optogenetic Stimulation of the Auditory Nerve

İşitsel Sinir optogenetic uyarılması

Direct electrical stimulation of spiral ganglion neurons (SGNs) by cochlear implants (CIs) enables open speech comprehension in the majority of implanted ...

Conditions Affecting Social Space in Drosophila melanogaster

Conditions Affecting Social Space in Drosophila melanogaster

Sosyal Space Etkileyen Koşullar<em&gt; Drosophila melanogaster</em

The social space assay described here can be used to quantify social interactions of Drosophila melanogaster &#8212; or other small insects &#8212; in a ...

High-resolution Quantification of Odor-guided Behavior in Drosophila melanogaster Using the Flywalk Paradigm

High-resolution Quantification of Odor-guided Behavior in Drosophila melanogaster Using the Flywalk Paradigm

Koku kılavuzluğunda Davranış Yüksek çözünürlüklü Niceleme<em&gt; Drosophila melanogaster</emKullanma&gt;<em&gt; Flywalk</em&gt; Paradigma

In their natural environment, insects such as the vinegar fly Drosophila melanogaster are bombarded with a huge amount of chemically distinct odorants. To ...

A Simple Way to Measure Alterations in Reward-seeking Behavior Using Drosophila melanogaster

A Simple Way to Measure Alterations in Reward-seeking Behavior Using Drosophila melanogaster

Kullanımı Ödül arayan davranış değişiklikleri Tedbir Basit Yolu<em&gt; Drosophila melanogaster</em

We describe a protocol for measuring ethanol self-administration in fruit flies (Drosophila melanogaster) as a proxy for changes in reward states. We ...

Quantification of Drosophila Grooming Behavior

Drosophila Bakım Davranışının Nicelleştirilmesi

Drosophila grooming behavior is a complex multi-step locomotor program that requires coordinated movement of both forelegs and hindlegs. Here we present a ...