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optoPAD-果蝇摄食行为研究系统
点击次数:159 发布时间:2020-01-18

Ribe与他的团队一起开发了optoPAD:一种能够创造“闭环的光遗传学系统研究的电路基础,其方式可以灵活地配合果蝇等昆虫的行为。

创造性

optoPAD结合了两个高科技元素:一个是光遗传学,一种利用光来控制神经元活动的强大方法(完全可以将它们“打开”或“关闭”)。例如,前面提到的果蝇短暂享受更多的美味食物,因为它的甜味感应神经元通过暴露于绿光而被光遗传激活。

optoPAD的第二个元素是另一个系统flyPAD。“flyPAD使用触摸屏技术来监控果蝇的喂食行为。就像你的手机能够检测到手指在屏幕上的触摸一样,flyPAD能够检测到果蝇接触食物的时候。

通过将flyPAD与光遗传学相结合,研究人员能够克服喂养研究领域的主要挑战之一:精确控制味觉。

与听觉或视觉信息不同,动物只能瞬间改变并独立于动物的行为,动物只有在用舌头或长鼻(在飞行的情况下)自愿接触食物时才会体验到味道信息。有了optoPAD,我们就会不断监测果蝇的行为,以确保我们在果蝇与它接触时精确地改变食物的味道”。

革命性

例如,他们能够通过光遗传激活甜味感知神经元使苍蝇过度食用;通过光遗传激活苦味感知神经元,让果蝇停止一起吃,不管它有多饿。在这项研究中,研究表明,optoPAD能够有效配对主动摄食与光遗传学操作,研究表明这些虚拟品味对果蝇的行为有非常实际的影响。

对于研究人员来说,操纵味道是一个良好的开端,但这还不够。“我们开发了optoPAD,因为我们有兴趣了解大脑是如何为我们的健康做出最基本的决定之一:吃什么食物”,,“但食物选择不仅仅取决于在味道上,大脑的许多部分都参与其中,因此我们希望确保optoPAD可用于研究任何地方的神经元活动“。

由于味觉神经元位于果蝇的嘴中,这使得它们容易接近操作所需的光,因此该团队选择了一个更难的目标:大脑中心的神经元参与跳跃反应。

结果很清楚:“正如我们所料,这些'跳跃'神经元的光遗传刺激使果蝇跳跃并停止摄食,这表明我们确实可以研究任何神经元,无论其位置如何,以便了解其在神经元中的作用。

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