Name: neural circuit recording from an intact cockroach nervous system
Uploaded: 2013-11-04T20:30:00
Duration: 10 min 51 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Neural Circuit Recording from an Intact Cockroach Nervous System at JoVE.com

Vi tackar Hyewon Cooper för illustrationer.

1. Dissection Kackerlacka saltlösning som används i hela detta protokoll har följande sammansättning: Kackerlacka saltlösning 36: (gram för 100 ml) 210 mM NaCl (1.227 g) 2,9 mM KCl (0,0216 g) 1.8 mM CaCl2 (0,0265 g) 0,2 mM NaH 2 PO 4 • 2H 2 O (0,0032 g) 1,8 mM Na 2 HPO 4 • 7 H2O (0,0483 g) (PH 7,2. Justera pH-värdet med 1 M NaOH eller 1 M HCl). <ol><li> Välj en manlig kackerlacka från septiktanken som har robust Cerci (Figur 1). De sista segment av det manliga är smala i förhållande till den kvinnliga, och innehåller inga äggstockar och ägg massa, män är lättare att dissekera. De hanar av P. americana har ett par korta mätspetsar mellan Cerci. Dessa mätspetsar inte observerats i honorna. </li><li> Skär av vingar, ben och huvud och nåla kroppen, ventrala sidan uppåt, till en dish fodrad med silikon elastomer. </li><li> Med pincett plocka upp de ventrala plattorna och skär dem med fina saxar, med början vid den bakre änden och arbeta anteriort. Håll alltid de inre organen fuktiga med koksaltlösning samtidigt som man försöker hålla Cerci torrt. Man kan använda vax eller bitar av gummi för att placera buken uppåt för att förhindra att saltvatten från blöta Cerci. Om de blir blöta, torka dem med en bit silkespapper. Skjut åt sidan de inre organen och den vita substansen (fett kroppen). VNC är i mitten av fältet, löper längs buken och ska vara synlig mellan den blanka tracheae. Den nerv sladd är genomskinlig och kan inledningsvis vara svårt att se tills belysningen justeras ordentligt (Figur 2). Vidrör INTE VNC med pincett eller insekts stift, utan manipulera den med glas sonder. </li><li> Rensa bort djurets tracheae systemet på bästa sätt från nerven sladden med pincett och med ett par fina glas behovles, mycket noggrant dela upp VNC konnektiv längsled mellan A6 och A5 eller A5 och A4 ganglier (Figur 3). Cradle för Cerci och buken uppåt ut ur saltbadet med förkortade insekt stift och vax eller en kil av silikonelastomeren som kan kapas för att passa beredningen (fig. 4A och B). Var extra försiktig i den sista buken segmentet inte skada Cercal nerver som skjuter in i ganglion (figur 2D och 5). </li></ol> 2. Extracellulär inspelning <ol><li> Den dissekerade preparat, mikroskop, och inspelningsapparat bör ställas i en Faradays bur för att blockera externa, särskilt AC, elektriska fält som kan åsidosätta signaler från nervceller (Figur 6). </li><li> Placera mikroskopet så att det är över mikroskop scenen. När beredningen släpps ut på scenen, justera läget för den högintensiva belysningen stråleför optimal visning av det. </li><li> Anslut differential AC / DC-förstärkare till den integrerade datauppteckningsenheten (detaljer på vilken maskinvara och programvara inställningar har beskrivits tidigare 25). Huvudet stadiet håller ett sug elektrod ska anslutas till förstärkaren. En silverjordledning som har belagts med Cl - införes i buken resulterar i en mer stabil inspelningar. Anledningen är om lösningen i kroppshåligheten inte är i kontakt med badet vätska i skålen, fluiden associerad med den registrerande elektroden förblir jordade. </li><li> Ställ in inspelningsfrekvensen 4 kHz. Ställ in spänningsskalan (y-axel) till 500 mV (denna kan justeras för att optimera visualisering av spår). Kör inspelningsprogram i kontinuerlig eller oscilloskop läge för att spela in neural aktivitet som svar på stimuli. </li><li> Skär en av VNC konnektiv nära A5 och placera den kapade änden fäst vid A6 i en sug elektrod. Var noga med att pUll saltlösning i sug elektroden för att täcka silvertråd inuti det innan sugande i nerven. </li><li> Med en torr pipett slag luft på att håren på varje cercus. Se om stimulera hår på cercus ipsilaterala till det inspelade bind ger ett annat svar än den kontra en. Ta del av amplituden av svaren och antalet spikar i ett givet tidsintervall under stimulering. </li><li> Flytta sug elektroden till en Cercal nerv för inspelning. För att få en bättre passform, byta till en elektrodspets med en mindre öppning vid behov. </li><li> Skär Cercal nerv nära A6 och sedan suga upp nerven som leder till cercus. Det bör vara spontan bränning av aktionspotentialer. Nu, blåsa luft på cercus och notera svaren. </li></ol> 3. Elektriskt stimulera sensoriska nerver Avgöra Rekrytering <ol><li> Ändra inspelningsprogram att sopa läge så att den spelar in spår (100-500 MSEc..) varje gång en stimulans utlöses. </li><li> Anslut den stimulerande elektroden till utgången hos stimulatorn. </li><li> Anslut stimulatorn kabeln med de två mini-hook leder eller clips. </li><li> Anslut BNC trigger utgång från stimulatorn till triggingången på inspelningsenheten. </li><li> Följande stimuleringsparametrar bör framkalla ett svar: Längd: 0,3 sek; Fördröjning: 10 ms, Frekvens: 1 Hz, Spänning: justera efter behov för att få en signal i inspelningarna (drygt tröskeln och att kunna få ett maximalt svar). Det finns ingen anledning att gå till spänningar mycket högre än den maximala tröskeln för rekrytering som en hög spänning kan skada till nerven. </li><li> Skär Cercal nerven så distalt som möjligt så att en lång nervrot kan dras in i den stimulerande sug elektroden (Figur 7, pilspets). Den sammanbindande mellan A6 och A5 eller ett annat segment mer anterior kan användas. </li><li> Ställ in inspelnings sug elektroden så att du kan pull upp en cut bind i elektroden. Glöm inte att dra några saltlösning i sug elektroder för att täcka silvertråden inuti det innan suga i nerverna. Se till att den stimulerande elektroden är också förankrad i badet saltlösning (i buken nära A3 är perfekt). </li><li> Leverera en serie av enskilda stimuli av ökande spänning tills en aktionspotential visas på skärmen. Man bör göra en skiva av den minimala stimulerande spänning och varaktighet att rekrytera ett svar. Öka intensiteten tills en synaptiska svar i konnektiv observeras. Den stora spik (cellulära AP) från den gigantiska axoner visas först, och sedan andra mindre AP kan också observeras. </li></ol>

<ol>
	<li>Full, R. J., Tu, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanics+of+a+rapid+running+insect:+two-,+four-+and+six-legged+locomotion.">Mechanics of a rapid running insect: two-, four- and six-legged locomotion.</a> J. Exp. Biol. 156, 215-231 (1991).</li><li>Ritzmann, R. E., Tobias, M. L., Fourtner, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flight+activity+initiated+via+giant+interneurons+of+the+cockroach:+Evidence+for+bifunctional+trigger+interneurons.">Flight activity initiated via giant interneurons of the cockroach: Evidence for bifunctional trigger interneurons.</a> Science. 210, 443-445 (1980).</li><li>Libersat, F., Camhi, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Control+of+cercal+position+during+flight+in+the+cockroach:+a+mechanism+for+regulating+sensory+feedback.">Control of cercal position during flight in the cockroach: a mechanism for regulating sensory feedback.</a> J. Exp. Biol. 136, 483-488 (1988).</li><li>Ganihar, D., Libersat, F., Wendler, G., Cambi, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wind-evoked+evasive+responses+in+flying+cockroaches.">Wind-evoked evasive responses in flying cockroaches.</a> Journal of Comparative Physiology. A, Sensory, Neural, and Behavioral Physiology. 175, 49-65 (1994).</li><li>Pipa, R. a. D., 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> The American Cockroach. , 175-216 (1981).</li><li>Westin, J., Langberg, J. J., Camhi, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Responses+of+giant+interneurons+of+the+cockroach;+Periplaneta+americana+to+wind+puffs+of+different+directions+and+velocities.">Responses of giant interneurons of the cockroach; Periplaneta americana to wind puffs of different directions and velocities.</a> Journal of Comparative Physiology A: Neuroethology, Sensory, Neural, and Behavioral Physiology. 121, 307-324 (1977).</li><li>Camhi, J. M., Tom, W., Volman, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+escape+behavior+of+the+cockroach+Periplaneta+americana.">The escape behavior of the cockroach Periplaneta americana.</a> J. Comp. Physiol. A Neuroethol. Sens. Neural Physiol. 128, 203-212 (1978).</li><li>Nicklaus, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Die+Erregung+einzelner+Fadenhaare+von+Periplaneta+americana+in+Abh&#228;ngigkeit+von+der+Gr&#246;sse+und+Richtung+der+Auslenkung.">Die Erregung einzelner Fadenhaare von Periplaneta americana in Abh&#228;ngigkeit von der Gr&#246;sse und Richtung der Auslenkung.</a> Z. Vgl. Physiol. 50, 331-362 (1965).</li><li>Westin, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Responses+to+wind+recorded+from+the+cercal+nerve+of+the+cockroach+Periplaneta+americana.">Responses to wind recorded from the cercal nerve of the cockroach Periplaneta americana.</a> J. Comp. Physiol. A Neuroethol. Sens. Neural Physiol. 133, 97-102 (1979).</li><li>Ritzmann, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Neural Mechanisms of Startle Behavior. , 93-131 (1984).</li><li>Ritzmann, R. E., Pollack, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Identification+of+thoracic+interneurons+that+mediate+giant+interneuron-to-motor+pathways+in+the+cockroach.">Identification of thoracic interneurons that mediate giant interneuron-to-motor pathways in the cockroach.</a> J. Comp. Physiol. A Neuroethol. Sens. Neural Physiol. 159, 639-654 (1986).</li><li>Plummer, M. R., Camhi, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Discrimination+of+sensory+signals+from+noise+in+the+escape+system+of+the+cockroach+-+the+role+of+wind+acceleration.">Discrimination of sensory signals from noise in the escape system of the cockroach - the role of wind acceleration.</a> J. Comp. Physiol. 142, 347-357 (1981).</li><li>Bullock, T. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Neural Mechanisms of Startle Behavior. , 1-14 (1984).</li><li>Pollack, A. J., Ritzmann, R. E., Watson, J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dual+pathways+for+tactile+sensory+information+to+thoracic+interneurons+in+the+cockroach.">Dual pathways for tactile sensory information to thoracic interneurons in the cockroach.</a> J. Neurobiol. 26, 33-46 (1995).</li><li>Atwood, H. L., Wiersma, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Command+interneurons+in+the+crayfish+central+nervous+system.">Command interneurons in the crayfish central nervous system.</a> J. Exp. Biol. 46, 249-261 (1967).</li><li>Olson, G. C., Krasne, F. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+crayfish+lateral+giants+as+command+neurons+for+escape+behavior.">The crayfish lateral giants as command neurons for escape behavior.</a> Brain Res. 214, 89-100 (1981).</li><li>Comer, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analyzing+cockroach+escape+behavior+with+lesions+of+individual+giant+interneurons.">Analyzing cockroach escape behavior with lesions of individual giant interneurons.</a> Brain Res. 335, 342-346 (1985).</li><li>Comer, C. M., Dowd, J. P., Stubblefield, G. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Escape+responses+following+elimination+of+the+giant+interneuron+pathway+in+the+cockroach,+Periplaneta+americana.">Escape responses following elimination of the giant interneuron pathway in the cockroach, Periplaneta americana.</a> Brain Res. 445, 370-375 (1988).</li><li>Keegan, A. P., Comer, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+wind-elicited+escape+response+of+cockroaches+(Periplaneta+americana)+is+influenced+by+lesions+rostral+to+the+escape+circuit.">The wind-elicited escape response of cockroaches (Periplaneta americana) is influenced by lesions rostral to the escape circuit.</a> Brain Res. 620, 310-316 (1993).</li><li>Casagrand, J. L., Ritzmann, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biogenic+amines+modulate+synaptic+transmission+between+identified+giant+interneurons+and+thoracic+interneurons+in+the+escape+system+of+the+cockroach.">Biogenic amines modulate synaptic transmission between identified giant interneurons and thoracic interneurons in the escape system of the cockroach.</a> J. Neurobiol. 23, 644-655 (1992).</li><li>Roeder, K. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organization+of+the+ascending+giant+fiber+system+in+the+cockroach,+Periplaneta+americana.">Organization of the ascending giant fiber system in the cockroach, Periplaneta americana.</a> J. Exp. Zool. 108, 243-261 (1948).</li><li>Ramos, R. L., Moiseff, A., Brumberg, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Utility+and+versatility+of+extracellular+recordings+from+the+cockroach+for+neurophysiological+instruction+and+demonstration.">Utility and versatility of extracellular recordings from the cockroach for neurophysiological instruction and demonstration.</a> J. Undergrad. Neurosci. Educ. 5, (2007).</li><li>Oakley, B., Schafer, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+neurobiology.">Experimental neurobiology.</a> , (1978).</li><li>Welsh, J. H., Smith, R. I., Kammer, A. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Laboratory exercises in invertebrate physiology. , (1968).</li><li>Leksrisawat, B., Cooper, A. S., Gilberts, A. B., Cooper, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Muscle+receptor+organs+in+the+crayfish+abdomen:+a+student+laboratory+exercise+in+proprioception.">Muscle receptor organs in the crayfish abdomen: a student laboratory exercise in proprioception.</a> J. Vis. Exp. (45), e2323 (2010).</li><li>Bacon, J. P., Blagburn, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ectopic+sensory+neurons+in+mutant+cockroaches+compete+with+normal+cells+for+central+targets.">Ectopic sensory neurons in mutant cockroaches compete with normal cells for central targets.</a> Development. 115, 773-784 (1992).</li><li>Blagburn, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Co-factors+and+co-repressors+of+Engrailed:+expression+in+the+central+nervous+system+and+cerci+of+the+cockroach,+Periplaneta+americana.">Co-factors and co-repressors of Engrailed: expression in the central nervous system and cerci of the cockroach, Periplaneta americana.</a> Cell Tiss. Res. 327, 177-187 (2007).</li><li>Blagburn, J. M., Gibbon, C. R., Bacon, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Expression+of+engrailed+in+an+array+of+identified+sensory+neurons:+comparison+with+position,+axonal+arborization,+and+synaptic+connectivity.">Expression of engrailed in an array of identified sensory neurons: comparison with position, axonal arborization, and synaptic connectivity.</a> J. Neurobiol. 28, 493-505 (1995).</li><li>Booth, D., Marie, B., Domenici, P., Blagburn, J. M., Bacon, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transcriptional+control+of+behavior:+engrailed+knock-out+changes+cockroach+escape+trajectories.">Transcriptional control of behavior: engrailed knock-out changes cockroach escape trajectories.</a> J. Neurosci. 29, 7181-7190 (2009).</li><li>Schrader, S., Horseman, G., Cokl, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Directional+sensitivity+of+wind-sensitive+giant+interneurons+in+the+cave+cricket+Troglophilus+neglectus.">Directional sensitivity of wind-sensitive giant interneurons in the cave cricket Troglophilus neglectus.</a> J. Exp. Zool. 292, 73-81 (2002).</li><li>Libersat, F., Goldstein, R. S., Camhi, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nonsynaptic+regulation+of+sensory+activity+during+movement+in+cockroaches.">Nonsynaptic regulation of sensory activity during movement in cockroaches.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 84, 8150-8154 (1987).</li><li>Stern, M., Ediger, V. L., Gibbon, C. R., Blagburn, J. M., Bacon, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regeneration+of+cercal+filiform+hair+sensory+neurons+in+the+first-instar+cockroach+restores+escape+behavior.">Regeneration of cercal filiform hair sensory neurons in the first-instar cockroach restores escape behavior.</a> J. Neurobiol. 33, 439-458 (1997).</li><li>Blagburn, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synaptic+specificity+in+the+first+instar+cockroach:+patterns+of+monosynaptic+input+from+filiform+hair+afferents+to+giant+interneurons.">Synaptic specificity in the first instar cockroach: patterns of monosynaptic input from filiform hair afferents to giant interneurons.</a> J. Comp. Physiol A. 166, 133-142 (1989).</li><li>Watanabe, H., Ai, H., Yokohari, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spatio-temporal+activity+patterns+of+odor-induced+synchronized+potentials+revealed+by+voltage-sensitive+dye+imaging+and+intracellular+recording+in+the+antennal+lobe+of+the+cockroach.">Spatio-temporal activity patterns of odor-induced synchronized potentials revealed by voltage-sensitive dye imaging and intracellular recording in the antennal lobe of the cockroach.</a> Front. Sys. Neurosci. (6), 55 (2012).</li><li>Nishino, H., 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=Visual+and+olfactory+input+segregation+in+the+mushroom+body+calyces+in+a+basal+neopteran,+the+American+cockroach.">Visual and olfactory input segregation in the mushroom body calyces in a basal neopteran, the American cockroach.</a> Arthropod Struct. Dev. 41, 3-16 (2012).</li><li>Elia, A. J., Gardner, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Long-term+effects+of+DDT+on+the+behavior+and+central+nervous+system+activity+in+Periplaneta+americana.">Long-term effects of DDT on the behavior and central nervous system activity in Periplaneta americana.</a> Pestic. Biochem. Physiol. 21, 326-335 (1984).</li></ol>

Författarna förklarar att det inte finns några intressekonflikter.

Ett av skälen till att ställa ut tekniker för denna klassiska förberedelse är att Cerci systemet har varit och är fortfarande ett aktivt forskningsområde itu frågor om utvecklingen av neurala kretsar samt frågor om synaptiska reparation och förnyelse 26-31. Antingen metod att framkalla aktivitet i kackerlacka ventrala nerv sladd kan användas för att undersöka effekterna av farmakologiska medel eller insektsmedel på nervsystemet. Dessa experiment görs genom att helt enkelt lösa upp neuroaktiva kemikalier i saltlösning. Efter utbyte av denna lösning med normal bad mediet, kan förändringar i framkallad eller spontan aktivitet observeras vid inspelning från konnektiv eller en motor nerv för att ge en konsekvent avläsning av den kemiska påverkan på CNS-funktion. Som i alla neurofysiologiska experiment ett vanligt problem är elektriskt brus. Förmodligen den största faktorn i signalkvaliteten för dessa preparat is sug elektroden sigill på nervvävnaden. En tätning som inte helt dra in Cercal nerv eller bind är perfekt. Inspelningar kan också göras med dubbla krok elektroder placeras under nerven sladden och isolerande VNC med en blandning av mineralolja och vaselin. Blandningen kan laddas in i en spruta och utvisades runt nerv sladd 32. Också en noggrann dissektion är så kritisk här som i alla CNS beredning. Vissa kanske tycker att det är lättare att komma åt CNS genom att dissekera ryggnagelbanden. Även om detta minskar risken för att skada den ventrala nerv sladd kan det vara svårare att ta bort alla inälvor att använda denna metod. Det beskrivs inte här, men detta preparat är mottaglig för intracellulär registrering i den gigantiska interneuronen 32,33. Hela nerv sladd kan också tas bort för att rymma flera inspelnings och stimulerande elektroder samtidigt. Faktum utforskning av Antenn lob, svamp body, och andra främre CNS-strukturer fortfarande pågår 34-35. Medan kackerlacka CNS fortsätter att belysa modern neurobiologisk forskning denna beredning är enkel nog att användas i grundutbildningen akademiska laboratorier.

Det finns mer än 4000 kackerlacka arter men endast omkring 30 är hushåll skadedjur. Kanske den mest kända är den felaktigt benämnda amerikansk kackerlacka Periplaneta americana som har sitt ursprung i Afrika, och finns nu nästan överallt på planeten. Utöver sin snabba löphastighet 1 och undvikande beteende, i tropikerna P. americana är kapabel av flyg 2,3. De dominerande egenskaper kackerlacka centrala nervsystemet (CNS) är den segmenterade karaktär och decentralisering av kontrollen processer 4,5. Hjärnan, bröstkorg och buk ganglierna är sammanfogade med parade interganglionic konnektiv att bilda den ventrala nerv sladd (VNC). Den ganglierna vid varje segment integrerar centra. De består av ett yttre, cortical region som innehåller celler som ansvarar för blod-hjärn-permeabilitetsbarriär precis under dem, och somata av neuroner ursursprung i att ganglion. Dessa somata kan tillhöra intern, modulerande neuroner, eller motoriska nervceller. De levererar axoner som finns kvar i ganglion ursprungs (lokala interneuron), eller axoner som skjuter mellan ganglierna i CNS (interganglionic interneuronen) eller att upphöra på perifera muskelceller (motoriska nervceller). De flesta somata är positione ventralt eller ventrolaterally i ganglionär cortex 5. De parade, interganglionic konnektiv endast innehåller axoner och inga neuronala cellkroppar. Den neuropil av en ganglion innehåller gliaceller (neuroglia), axon skrifter, buntar av axoner och dendriter (neuriter) av nervceller. Den neuropil saknar neuronala cellkroppar. Detta är den region i ganglion där direkt synaptisk kommunikation mellan nervceller och integration av insatsvaror uppstår. Förmågan hos den amerikanska kackerlackan P. americana att upptäcka och plötsligt svara på en annalkande rovdjur (fot, hand, osv.) har tillskrivits en reflex krets som består av Cerci och fibersystemet 6,7 jätte. Den Cerci är ett par av hornliknande, vindkänsliga strukturer som finns i änden av buken (Figur 1). I P. americana den ventrala ytan på varje cercus innehåller ca 200 filiform (tråd) hårstrån som är organiserade i 14 kolumner. Nio av dessa kolumner kan konsekvent identifieras i olika djur enligt svarsegenskaper tillhörande receptorcell och axon. Varje hår är i en sockel som gör det möjligt att böja lättast i ett plan som är i kolonn specifik. Rörelse av hår i en riktning längs dess plan inducerar en depolarisation i receptorcellen och en explosion av aktionspotentialer (APS) i sensoriska neuron. Rörelse i motsatt riktning hämmar några pågående spontana AP 8. Rekommenderad plan nedböjning och riktningen på svaret är olika i varje kolumn. Således filiform hair-receptorkomplex är ansvariga inte bara för att upptäcka rörelse luft utan även för &quot;kodning&quot;, i form av accesspunkter, den riktning från vilken luftströmmen har sitt ursprung. Behandling av denna information av CNS resulterar i en &quot;lämplig&quot; flykt svar 6,7. Detta funktionella, kolumn specificitet de sensoriska hårstrån är bevarad från djur till djur. Den receptorcell för varje filiform hår är ansvarig för att omvandla den mekaniska deformationen av håret i en neural händelse (vilket resulterar i en explosion eller hämning av AP i receptorcellens axon 9. APS reser till terminalen buken ganglion (A6) via Cercal nerv XI, där de synaps med gigantiska axoner i den ventrala nerv sladd (VNC). De jätte axoner tros vara ansvarig för överföring och efterföljande excitation av motoriska nervceller som resulterar i en flyktbeteende 6,10,11. Den beteende latency of flyktsvaret hos P. americana är en av den kortaste av alla slags djur 7. Behavioral latency är tiden mellan ankomsten av en stimulans på ett mekanoreceptor och inledandet av en flykt svar. I försök med höghastighets foto för att spela in den flyktförsök från ett attacker padda ades kackerlacka observeras att börja sin tur bort från paddan i cirka 40 msek (tid från början av tung förlängning kackerlacka rörelse 7,12. Använda kontrollerade vind puffar , den beteende latens kan minskas till 11 msek. Andra experiment visade att en minimal vind puff hastighet på 12 mm / ms (med en acceleration på 600 mm / ms 2) kan framkalla en flykt svar, medan ännu lägre hastigheter (3 mm / sek) orsakade långsamt gående kackerlackor att sluta flytta 12. Den starka korrelationen som vanligtvis finns mellan fibersystem jätte och flyktbeteende är väl dokumenterade 13,14. I instutsläppsrätter där en särskild cell, är nödvändig och tillräcklig för att framkalla ett visst beteende cellen kallas en kommando neuron 15,16. Giant intern (GIS) i vinden fly kretsen av P. americana är inte nödvändiga för reflexen. Djur som experimentellt har ablation geografiska beteckningar fortfarande uppvisar flyktbeteende därför dessa geografiska beteckningar inte betraktas kommando nervceller 17,18. Att klippa cervikala konnektiv som är rostralt om sensorimotor kretsen också påverkar beteendet, vilket indikerar att fallande inmatning från hjärnan har en effekt på utrymningsvägens riktning 19. Dessa aspekter av fin kontroll och redundans är av största vikt för organismens överlevnad och kompletteras av neurokemiska modulering via biogena aminer 20. The P. americana nerv sladd förberedelser har varit en elegant modellsystem för neuroethologists under de senaste årtionden som börjar med det banbrytande arbetet av Roeder &lt;sup&gt; 21. Den tillåter studenter att spela in, visa och analysera primär sensorisk aktivitet och de resulterande svar från jätte interneuronen till sin ingång 22,23,24. Förutom att förmedla tanken att identifierbara nervbanor ligger bakom beteendemässiga reaktioner på miljön, bör dessa övningar ingjuta en uppskattning för de biologiska bidrag från denna gemensamma hushållet skadedjur.

<table border="1">
	<tbody>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Reagent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sylgard</td>
			<td>Dow Corning</td>
			<td>182 silicone kit</td>
			<td>182 silicone elastomer kit</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaCl</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>S7653</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KCl</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P9333</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CaCl2</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>C5670</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaH2PO4&#8226;2H2O</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>71505</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Na2HPO4&#8226;7H2O</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>S9390</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaOH</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>221465</td>
			<td>To adjust pH</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HCl</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>H1758</td>
			<td>To adjust pH</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Material Name</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dissecting tools</td>
			<td>World Precision Instruments</td>
			<td>assortment</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Insect Pins</td>
			<td>Fine Science Tools, Inc</td>
			<td>26001-60</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dissecting microscope</td>
			<td>World Precision Instruments</td>
			<td>PZMIII-BS</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass electrodes</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>CLS7095B5X</td>
			<td>Box of 200, suction electrodes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micromanipulator</td>
			<td>World Precision Instruments</td>
			<td>MD4-M3-R</td>
			<td>Can fix for base or on a metal rod</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silver wire (10/1,000 inch)</td>
			<td>A-M Systems</td>
			<td>782500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Computer</td>
			<td>any company</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AC/DC differential amplifier</td>
			<td>A-M Systems</td>
			<td>Model 3000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PowerLab 26T</td>
			<td>AD Instruments</td>
			<td>27T</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Head stage</td>
			<td>AD Instruments</td>
			<td></td>
			<td>Comes with AC/DC amplifier</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LabChart7</td>
			<td>AD Instruments</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electrical leads</td>
			<td>any company</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass tools</td>
			<td>make yourself</td>
			<td></td>
			<td>For manipulating nerves</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cable and connectors</td>
			<td>any company</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pipettes with bulbs</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>13-711-7</td>
			<td>Box of 500</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Beakers</td>
			<td>any company</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wax or modeling clay</td>
			<td>any company or local stores</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stimulator</td>
			<td>Grass Instruments</td>
			<td>SD9 or S88</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plastic tip for suction electrode</td>
			<td>local hardware store (Watt&#39;s brand)</td>
			<td>&#188; inch OD x 0.170 inch ID</td>
			<td>Cut in small pieces. Pull out over a flame and cut back the tip to the correct size.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

neural circuit recording from an intact cockroach nervous system

Kackerlacka ventrala nerv sladd beredningen är en lätthanterlig system för neuroethology experiment, neurala nätverk modellering och testa de fysiologiska effekterna av insektsmedel. Denna artikel beskriver omfattningen av kackerlacka sensoriska modaliteter som kan användas för att analysera hur en insekt nervsystemet reagerar på miljöstörningar. Tyngdpunkten här är på flykt beteende förmedlas av Cerci till fiberöverföring jätte i Periplaneta americana. Detta kräver en beredning på plats endast måttlig dissekera skicklighet och elektrofysiologiska expertis för att generera reproducerbara inspelningar av nervaktivitet. Peptider eller andra kemiska medel kan sedan appliceras direkt på nervsystemet i lösning med fysiologisk saltlösning. Insekticider kan också administreras före dissekering och flyktkretsen kan fungera som en proxy för den hetsiga tillståndet i det centrala nervsystemet. I detta sammanhang är de analyser som beskrivs häri skulle också vara nyttigt att researchers intresserade lem förnyelse och utveckling av nervsystemets utveckling som P. americana är en etablerad modell organism.

Stimulering av hår på Cerci med en pust av luft orsakar utsläpp av primära sensoriska nervceller som kan spelas in med hjälp av extracellulära sug elektroder fästa antingen konnektiv mellan buken ganglierna eller Cercals nerv i sig (Figur 8). Spike amplituder som spelats in från de båda regionerna är i storleksordningen av flera mikro volt till millivolt. På grund av sensorisk integration i ganglion antalet spikar som observerats i föreningen aktionspotential eller som enskilda spikar inspelade från Cercal nerven är anmärkningsvärt större än den som observerats i inspelningar från konnektiv. Men också notera att det är betydligt mindre brus i inspelningen på den sammanbindande grund av tätare tätning mellan elektroden och nervvävnad. Genom att blåsa luft på Cerci stora spikar kan observeras i konnektiv (figur 8A). Med hjälp av denna stimulerande metod, inspelningar mellan A3 och A4 typiska<html> ly visar en stor spik karakteristisk för den gigantiska interneuron (s). Inspelning från en Cercal nerv medan fysiskt gnugga Cerci med pincett producerade en stark byst av aktivitet (figur 8B 1). I en annan inspelning, 2 puffar av luft varje producerade en snabb busting svar i Cercal nerv (figur 8B 2). När elektriskt stimulera Cercals nerven med en sug elektrod och inspelning i bind mellan A3 och A4, kan man observera en tröskel för att stimulera till evoked potential (figur 8C 1). Den elektriska stimuleringen av Cercal nerven framkallar klart en respons i konnektiv som kan kvantifieras för manipulativa studier med farmakologiska medel eller den lokala miljön omger, såsom temperatur (Figur 8C 2). <html> fig1.jpg &quot;/&gt; Figur 1. Periplaneta americana med intakt Cerci. <img alt="Figur 2" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/50584/50584fig2.jpg" /> Figur 2. Ventral vy av kackerlacka nerv sladd som ses med den ventrala nagelband avlägsnas (A). En förstorad vy av det segment som beskrivs av pilarna ses i (B). I (C) de konnektiv har spillts mellan A4 och A3 med en glassond. Den 6: e buken ganglion visas i (D) med de två Cercal nerver som lämnar vid den näst sista änden. <img alt="Figur 3" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/50584/50584fig3.jpg" /> Figur 3. Schematisk ventrala syn på kackerlacka nerv sladd. ys &quot;&gt; <img alt="Figur 4" src="/files/ftp_upload/50584/50584fig4.jpg" /> Figur 4. The Cerci är placerade uppåt och ut ur saltbadet. De öppnade buken kan vara översvämmade med koksaltlösning (A) med den kaudala änden av mört är förhöjda med en liten kilas format stycke av silikonelastomer för att hålla den Cerci ut av badet (B). <img alt="Figur 5" src="/files/ftp_upload/50584/50584fig5.jpg" /> Figur 5. Den 6: e buken ganglion med Cercals nerv (beskrivs med pilar). <img alt="Figur 6" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/50584/50584fig6.jpg" /> Figur 6. Utrustningen inställd. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/50584/50584fig6large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se LAR</a>gerar siffra. <img alt="Figur 7" src="/files/ftp_upload/50584/50584fig7.jpg" /> Figur 7. Stimulerande och inspelningen elektroden inrättas. <img alt="Figur 8" fo:content-width="5.75in" src="/files/ftp_upload/50584/50584fig8.jpg" /> Figur 8. Neurala inspelningar av konnektiv och Cercal nerv med olika stimuleringsförfaranden. Inspelning med en sug elektrod från konnektiv mellan A3 och A4 medan puffing luften vid Cerci (A). Inspelning från de primära Cercal nervceller med ett sug elektrod medan antingen fysiskt gnugga (B 1) eller tillhandahålla luft puffar (B 2) resulterar i snabba skurar av aktivitet i Cercal nerven. Elektriskt stimulera Cercal nerv producerar responser i konnektiv ( <strong&gt; C 1). Notera den gradvisa ökningen av stimulerande intensitet (pilarna visar amplituden för stimulerande artefakt) och intensiteten av följande evoked potential. Den elektriska stimuleringen av Cercal nerven tillhandahåller en relativt mer kontrollerade sätt att stimulera Cercal nerv för konsekvent stimulering för kvantifiering av svaren (C 2).

Watch this Scientific Journal Video about Neural Circuit Recording from an Intact Cockroach Nervous System at JoVE.com

Neural Circuit Recording from an Intact Cockroach Nervous System

Den här artikeln beskrivs kackerlacka ventrala nerv sladd dissekering och extracellulära inspelningar från Cercal nerv och konnektiv. Evoked potential genereras genom elektrisk stimulering av Cercal nerv eller direkt mekanisk stimulering av Cerci.

Neural Circuit Spela in från en Intakt kackerlacka Nervsystemet

The cockroach ventral nerve cord preparation is a tractable system for neuroethology experiments, neural network modeling, and testing the physiological ...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Revealing Neural Circuit Topography in Multi-Color

Avslöja Neural Circuit Topografi i flera färger

Neural circuits are organized into functional topographic maps. In order to visualize complex circuit architecture we developed an approach to reliably ...

Preparation of an Awake Mouse for Recording Neural Responses and Injecting Tracers

Beredning av ett Awake mus för inspelning Neural svar och injicera Spårämnen

It is well known that anesthesia alters neural response properties in various regions of the brain.13.  In the auditory system, fundamental response ...

Production of Lentiviral Vectors for Transducing Cells from the Central Nervous System

Produktion av Lentiviral vektorer för att omvandla Celler från det centrala nervsystemet

Efficient gene delivery in the central nervous system (CNS) is important in studying gene functions, modeling neurological diseases and developing ...

An Injury Paradigm to Investigate Central Nervous System Repair in Drosophila

An Injury Paradigm to Investigate Central Nervous System Repair in Drosophila

En skada Paradigm att undersöka centrala nervsystemet Repair i<em&gt; Drosophila</em

An experimental method has been developed to investigate the cellular responses to central nervous system (CNS) injury using the fruit-fly Drosophila. ...

Recording Electrical Activity from Identified Neurons in the Intact Brain of Transgenic Fish

Inspelning elektrisk aktivitet från Identifierade nervceller i den intakta hjärnan av transgen fisk

Understanding the cell physiology of neural circuits that regulate complex behaviors is greatly enhanced by using model systems in which this work can be ...

A Computer-assisted Multi-electrode Patch-clamp System

Ett Datorstödd Multi-elektrod Patch-clamp System

The patch-clamp technique is today the most  well-established method for recording electrical activity from individual  neurons or their subcellular ...

Electrophysiological Recording in the Brain of Intact Adult Zebrafish

Elektrofysiologiska inspelning i hjärnan i Intact vuxna zebrafisk

Previously, electrophysiological studies in adult zebrafish have been limited to slice preparations or to eye cup preparations and electrorentinogram ...

Anatomically Inspired Three-dimensional Micro-tissue Engineered Neural Networks for Nervous System Reconstruction, Modulation, and Modeling

Anatomiskt inspirerade tredimensionella mikrovävnadsgenererade neurala nätverk för nervsystemet återuppbyggnad, modulering och modellering

Functional recovery rarely occurs&#160;following injury or disease-induced degeneration within the central nervous system (CNS)&#160;due to the inhibitory ...

Construction of an Improved Multi-Tetrode Hyperdrive for Large-Scale Neural Recording in Behaving Rats

Byggandet av en förbättrad multi tetrod Hyperdrive för storskaliga neurala inspelning i beter sig råttor

Monitoring the activity patterns of a large population of neurons over many days in awake animals is a valuable technique in the field of systems ...

Electrophysiological Recording of The Central Nervous System Activity of Third-Instar Drosophila Melanogaster

Electrophysiological Recording of The Central Nervous System Activity of Third-Instar  Drosophila Melanogaster

Elektrofysiologiska inspelning av den centrala nervsystem aktiviteten av tredje-Instar Drosophila Melanogaster

The majority of the currently available insecticides target the nervous system and genetic mutations of invertebrate neural proteins oftentimes yield ...