يستخدم بحثنا أدوات البصريات الوراثية لدراسة كيفية تحكم الدوائر العصبية في ذبابة الفاكهة السوداء للسلوكيات ، مثل الثروة الحرارية والحمل. من خلال التحكم في خلايا عصبية معينة بالضوء ، نهدف إلى فهم كيفية دفع هذه الدوائر للاستجابات الحسية والتأثير على اتخاذ القرار بدقة عالية. علم الوراثة البصرية هو تقنية قيمة في علم الأعصاب ، حيث توفر تحكما دقيقا في النشاط العصبي باستخدام الضوء.
في ذبابة الفاكهة السوداء ، تتيح أدوات مثل CsChrimson و GtACR2 التنشيط والتثبيط المستهدف للخلايا العصبية. تسمح هذه الأدوات للباحثين بمعالجة الدوائر العصبية ودراسة السلوك واستكشاف استجابات المستشعر بخصوصية عالية. يقدم بروتوكولنا نهجا بسيطا وفعالا من حيث التكلفة وقابلا للتكرار للتلاعب البصري الوراثي في ذبابة الفاكهة.
يستخدم المواد المتاحة تجاريا ، مما يجعله متاحا في المختبرات والفصول الدراسية ذات الموارد المحدودة. كما أن الأساليب قابلة للتكيف بدرجة كبيرة ، مما يتيح دراسة السلوكيات الجذابة والتجنب مع الحد الأدنى من التحديات التقنية. للبدء ، احصل على ذبابة الفاكهة من الذكور والإناث ، معبرا عن GtACR2 في خلايا التسخين.
قم بمحاذاة لوحين فولاذيين على ألواح تسخين منفصلة بحيث تلتقي حوافهما. ضع واقيا من الألواح البلاستيكية في الأعلى وثبته بشريط لاصق لتقليل الحركة. الآن ، ضع قطعة من الورق الأبيض على واقي الورقة لتقليل إشارات ضوضاء الخلفية ، وضع غطاء بلاستيكي شفاف أعلى الورق الأبيض.
ثم قم بقطع ثقب في الجزء السفلي من صندوق رغوة البوليسترين لاستيعاب الكاميرا والضوء الأزرق على ارتفاع 12 سم تقريبا فوق سطح التجربة. ضع الكاميرا والضوء الأزرق لتقليل الوهج ، مع ضمان التنشيط. اضبط الكاميرا على التسجيل بفاصل زمني مدته ثانية واحدة ومجال ضيق ودقة 4,000 × 3,000 بكسل.
اضبط إعدادات لوح التسخين للحفاظ على درجة حرارة سطح 25 زائد أو ناقص درجة مئوية واحدة و 31 زائد أو ناقص درجة مئوية واحدة على الألواح الفولاذية المعنية. راقب درجات حرارة الألواح الفولاذية باستخدام مسبار درجة حرارة السطح قبل وبعد كل تجربة. بعد ذلك ، ضع الغطاء البلاستيكي على الصفيحة الفولاذية 25 درجة مئوية.
الآن ، باستخدام شفاط الذباب ، حرر ذبابة واحدة برفق تحت الغطاء. ضع الصندوق فوق المنطقة التجريبية لإنشاء ضوء خافت أقل من 10 لوكس ، واترك الذبابة تتأقلم لمدة دقيقة واحدة. بعد فترة التأقلم ، ارفع الصندوق واضبط الغطاء البلاستيكي بسرعة بحيث يتماشى مركز الغطاء مع حدود الصفيحة الفولاذية.
ابدأ التجربة ، وقم بتشغيل الكاميرا والضوء الأزرق عند 20 كيلولوكس. التقط نشاط الذباب لمدة دقيقتين. بعد دقيقتين ، قم بإيقاف تشغيل الكاميرا والضوء.
تخلص من الذباب باستخدام الشفاطة. تخدير الذباب من الذكور والإناث الجائعين الذين يعبرون عن CsChrimson في الخلايا العصبية المستقبلة ذات المذاق الحلو على الجليد. ضع من سبع إلى 10 نقاط صغيرة من الغراء على شريحة زجاجية.
ضع جانب بطني ذبابة واحد لأعلى على كل نقطة غراء ، مع التأكد من ملامسة الصدر والأجنحة للغراء لتقليل الحركة. قم بتهوية الأجنحة إلى كل جانب لزيادة مساحة السطح اللاصق. ضع المناشف الورقية المبللة في صندوق الرطوبة وانقل الشرائح إلى الصندوق.
بعد ساعتين من التعافي ، ضع الشريحة تحت المجهر. استخدم حقنة لتوصيل قطرة من الماء لإشباع الذباب ، مما يمنع امتدادات خرطوم الناجمة عن العطش. أمسك مؤشر ليزر أحمر يدويا وقم بتسليط الضوء الأحمر عند خرطوم أو رأس ذبابة واحدة عند 700 لوكس.
راقب استجابة تمديد خرطوم من خلال المجهر في غضون نافذة مدتها 30 ثانية. بعد اختبار امتداد خرطوم الناجم عن الضوء ، افحص الاستجابة ل 4٪ سكروز. طرد قطرة من السكروز في نهاية إبرة المحقنة وقم بتقريبها من خرطوم الذبابة.
أولا ، قم بتجميع متاهة الذباب للتجربة. في الظروف المظلمة أو الإضاءة المنخفضة ، ضع 10 ذكور و 10 إناث من الذباب CsChrimson في أنبوب التحميل وقم بتوصيله بغرفة الاحتجاز. قم بإمالة المصعد واضغط برفق على الأنبوب لتحريك الذباب إلى غرفة الاحتجاز.
بعد نقل الذباب إلى غرفة الاحتجاز ، استخدم المصعد لخفضها بين أنبوب التحميل وفتحات أنبوب الاختبار. ثم قم بإزالة أنبوب التحميل. ضع متاهة الذبابة على بعد حوالي 13 سم من مصدر الضوء الأحمر 1000 مللي أمبير دون تشغيل الضوء.
اخفض المصعد حتى تتماشى غرفة التثبيت مع فتحات أنبوب الاختبار ، مما يسمح للذباب بالتحرك بحرية بين أنابيب الاختبار الملفوفة بالرقائق والمكشوفة. في نفس الوقت ، قم بتشغيل الضوء الأحمر عند حوالي 40 كيلولوكس لتنشيط CsChrimson. اسمح للذباب بالاختيار بين الأنبوب المعرض للضوء الأحمر والأنبوب المظلل لمدة دقيقة.
بعد دقيقة واحدة ، ارفع المصعد بين أنبوب التحميل وفتحات أنبوب الاختبار. قم بإزالة الذباب من كل أنبوب. عدهم وسجل الأرقام.
قم بتنظيف مصعد الذباب ومتاهة الطيران باستخدام الماء المقطر بعد كل تجربة. في اختبار الضوء الأزرق ، البصري ، الحراري ، التفضيل الموضعي ، تجنب الذباب الجانب 31 درجة مئوية في ظل ظروف التحكم ، بينما في الضوء الأزرق مع مكملات ATR ، لم يظهر الذباب أي تفضيل بين 25 و 31 درجة مئوية ، مما يشير إلى تثبيط الخلايا العصبية HC عن طريق تنشيط GtACR2. في ظل ظروف التحكم ، أظهر الذباب الحد الأدنى من استجابة تمديد خرطوم ، بينما أدى تنشيط الضوء الأحمر مع مكملات ATR إلى امتداد خرطوم كبير ، مما يدل على تنشيط الخلايا العصبية الحلوة بواسطة CsChrimson.
في مقايسة متاهة الضوء الأحمر ، البصرية ، متاهة الذباب ، لم تظهر مجموعات التحكم أي تفضيل ، بينما تسبب تنشيط الضوء الأحمر مع مكملات ATR في تجنب الذباب للأنبوب المكشوف ، مما يشير إلى تنشيط الخلايا العصبية المستشعرة للمرة بواسطة CsChrimson.
