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optoPAD-果蠅攝食行為研究系統

來源:上海溪拓科學儀器有限公司   2020年01月18日 20:50  

Ribe與他的團隊一起開發了optoPAD:一種能夠創造“閉環的光遺傳學系統研究的電路基礎,其方式可以靈活地配合果蠅等昆蟲的行為。

創造性

optoPAD結合了兩個高科技元素:一個是光遺傳學,一種利用光來控制神經元活動的強大方法(*可以將它們“打開”或“關閉”)。例如,前面提到的果蠅短暫享受更多的美味食物,因為它的甜味感應神經元通過暴露于綠光而被光遺傳激活。

optoPAD的第二個元素是另一個系統flyPAD。“flyPAD使用觸摸屏技術來監控果蠅的喂食行為。就像你的手機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候。

通過將flyPAD與光遺傳學相結合,研究人員能夠克服喂養研究領域的主要挑戰之一:精確控制味覺。

與聽覺或視覺信息不同,動物只能瞬間改變并獨立于動物的行為,動物只有在用舌頭或長鼻(在飛行的情況下)自愿接觸食物時才會體驗到味道信息。有了optoPAD,我們就會不斷監測果蠅的行為,以確保我們在果蠅與它接觸時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元使蒼蠅過度食用;通過光遺傳激活苦味感知神經元,讓果蠅停止一起吃,不管它有多餓。在這項研究中,研究表明,optoPAD能夠有效配對主動攝食與光遺傳學操作,研究表明這些虛擬品味對果蠅的行為有非常實際的影響。

對于研究人員來說,操縱味道是一個良好的開端,但這還不夠。“我們開發了optoPAD,因為我們有興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元活動“。

由于味覺神經元位于果蠅的嘴中,這使得它們容易接近操作所需的光,因此該團隊選擇了一個更難的目標:大腦中心的神經元參與跳躍反應。

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

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