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optoPAD-果蠅攝食行為研究系統(tǒng)

來源:上海溪拓科學(xué)儀器有限公司   2020年01月18日 20:50  

Ribe與他的團(tuán)隊(duì)一起開發(fā)了optoPAD:一種能夠創(chuàng)造“閉環(huán)的光遺傳學(xué)系統(tǒng)研究的電路基礎(chǔ),其方式可以靈活地配合果蠅等昆蟲的行為。

創(chuàng)造性

optoPAD結(jié)合了兩個(gè)高科技元素:一個(gè)是光遺傳學(xué),一種利用光來控制神經(jīng)元活動(dòng)的強(qiáng)大方法(*可以將它們“打開”或“關(guān)閉”)。例如,前面提到的果蠅短暫享受更多的美味食物,因?yàn)樗奶鹞陡袘?yīng)神經(jīng)元通過暴露于綠光而被光遺傳激活。

optoPAD的第二個(gè)元素是另一個(gè)系統(tǒng)flyPAD。“flyPAD使用觸摸屏技術(shù)來監(jiān)控果蠅的喂食行為。就像你的手機(jī)能夠檢測到手指在屏幕上的觸摸一樣,flyPAD能夠檢測到果蠅接觸食物的時(shí)候。

通過將flyPAD與光遺傳學(xué)相結(jié)合,研究人員能夠克服喂養(yǎng)研究領(lǐng)域的主要挑戰(zhàn)之一:精確控制味覺。

與聽覺或視覺信息不同,動(dòng)物只能瞬間改變并獨(dú)立于動(dòng)物的行為,動(dòng)物只有在用舌頭或長鼻(在飛行的情況下)自愿接觸食物時(shí)才會(huì)體驗(yàn)到味道信息。有了optoPAD,我們就會(huì)不斷監(jiān)測果蠅的行為,以確保我們在果蠅與它接觸時(shí)精確地改變食物的味道”。

革命性

例如,他們能夠通過光遺傳激活甜味感知神經(jīng)元使蒼蠅過度食用;通過光遺傳激活苦味感知神經(jīng)元,讓果蠅停止一起吃,不管它有多餓。在這項(xiàng)研究中,研究表明,optoPAD能夠有效配對主動(dòng)攝食與光遺傳學(xué)操作,研究表明這些虛擬品味對果蠅的行為有非常實(shí)際的影響。

對于研究人員來說,操縱味道是一個(gè)良好的開端,但這還不夠。“我們開發(fā)了optoPAD,因?yàn)槲覀冇信d趣了解大腦是如何為我們的健康做出基本的決定之一:吃什么食物”,,“但食物選擇不僅僅取決于在味道上,大腦的許多部分都參與其中,因此我們希望確保optoPAD可用于研究任何地方的神經(jīng)元活動(dòng)“。

由于味覺神經(jīng)元位于果蠅的嘴中,這使得它們?nèi)菀捉咏僮魉璧墓猓虼嗽搱F(tuán)隊(duì)選擇了一個(gè)更難的目標(biāo):大腦中心的神經(jīng)元參與跳躍反應(yīng)。

結(jié)果很清楚:“正如我們所料,這些'跳躍'神經(jīng)元的光遺傳刺激使果蠅跳躍并停止攝食,這表明我們確實(shí)可以研究任何神經(jīng)元,無論其位置如何,以便了解其在神經(jīng)元中的作用。

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