אנו מודים ט סטרנר עבור תיקונים מועילים, דיוני הערות על כתב היד; SL Zipursky למתן מניות לטוס; M Schölling לביצוע עיבוד תמונה. חלק ניתוח התמונה בוצע במעבדה של א Kakita. עבודה זו נתמכה על ידי אלכסנדר פון הומבולדט קרן JSPs מלגות למחקר בחו&quot;ל (AS), עמיתי JSPs (SH-S.), גרנט-in-Aid עבור Start-up (24,800,024), על תחומים חדשניים (25,110,713), Mochida, טאקדה, Inamori, Daiichi Sankyo-, יסודות אליפות טוראי (TS), מימון הליבה DZNE (GT) ו DZNE מתקן מיקרוסקופית אור (CM).

הפרוצדורות המתוארות בפרוטוקול זה כרוך עובדים אך ורק עם תסיסנית ואינם כפופות לחוקים רווחים בעלי חיים בגרמניה וביפן. 1. תנאי חשיפה לאור <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן זבובים שנושאים-flippase sensless (sens-FLP) ו bruchpilot-FRT-STOP-FRT-GFP (BRP-FSF-GFP) 15 המאפשר הדמיה BRP-GFP בנוירונים R8 קולטי האור (R8s). BRP קידוד מוקד גנומית בתוך כרומוזום בקטריאלי מלאכותי (BAC) שונה כדי ליצור מבנה זה BRP-FSF-GFP. בשנת הזבובים הנושאים BAC השונה זה הביטוי של BRP-GFP נמצא תחת השליטה של הרצפים רגולטוריים אנדוגני, אבל מוגבל קולטני אור R8 לאחר הסרה בתיווך sensless-flippase של קלטת FRT-STOP-FRT 15. שים לב sens-FLP לעתים רחוקות מבטא flippase ב R7s. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שמור על זבובי li h 12ght / 12 שעות חושך מחזור (LD) במהירות של 25 ° C משלב הזחל עד eclosion (איור 1 א). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אסוף הזבובים 6 - 0 שעות לאחר eclosion ולהכניס אותם לתוך בקבוקון חדש המכיל אוכל לטוס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את צלוחיות לתוך מתלה שקוף עשוי שרף אקרילי עם שלושה שלבים (לגובה של 41 ס&quot;מ, בסיס של 21 ס&quot;מ, עובי של 4 ס&quot;מ וגובה של 13 ס&quot;מ לכל שלב) (איור 1 ב). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התאם את המרחק בין המתלה ולוח LED לספק את התאורה בעצמה ממוצעת של 1,000 לוקס באמצעות מד אור דיגיטלי (התרשים 1C). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שמור על זבובים 1 - 3 ד תחת אחד מהתנאים הבאים: בחשכה מתמדת (DD), 12 אור H / 12 שעות חושך מחזור (LD), או אור קבוע (LL) של 25 מעלות צלזיוס חממה קטנה (איורים 1 א ו 1C). </li></ol> 2. Dissection, אימונוהיסטוכימיה והדמיה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לנתח מוחות זבוב עם מלקחיים, לתקן אותם עם 4% FOrmaldehyde ו immunostain עם הנוגדן הראשוני נגד Chaoptin (1:50) ו נוגדן שני להדמיה של קולטני האור המבוסס על פרוצדורות קודמות 25. בקצרה: <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כן 0.1% Triton X-100 ב PBS (0.1% PBT). פתרון זה משמש כדי לשפר חדירה לרקמות נוגדן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להרדים זבובים על כרית CO 2, למיין את הגנוטיפ הנכון ולהעבירם צלחת פטרי המלאה 0.1% PBT. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> היצמד המלקחיים מתחת החוטם ולמשוך את העיניים ימינה ושמאלה בהתאמה עם המלקחיים האחרים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר חוטם ואת קנה הנשימה המחובר למוח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מעבירים את המוח עם מלקחיים לתוך צינור 1.5 מ&quot;ל המכיל 150 μL של PBT 0.1% ב RT. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בתוך 10 דקות חוזרים מ 2.1.3 - 2.1.5 להשיג מוחות רבים ככל האפשר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוסף 50 μL של פורמלדהיד 16% לתוך הצינור ומערבבים ידי pipetting. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> דגירת המוח מקבע ב חדרהטמפרטורה במשך 50 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשטוף שלוש פעמים עם 200 μL של 0.1% PBT עם micropipette, שם לב לעזוב את המוח בצינור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר לשטוף האחרון, להסיר את PBT 0.1% ולהוסיף פתרון הנוגדן הראשוני, מוכן כדלקמן: להוסיף 196 μL של 0.3% PBT (0.3% Triton X-100 ב PBS) 4 μL של נוגדנים נגד Chaoptin (דילול סופי 1 : 50) להדמיה של קולטני אור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> דגירת המוח בפתרון הנוגדן הראשוני ב 4 ° CO / N. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> 3x לשטוף עם 200 μL של PBT 0.1% עם micropipette. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר לשטוף האחרון, להסיר את PBT 0.1% ולהוסיף 200 μL של PBT 0.3% המכיל נוגדנים משני. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> דגירה זה בחושך ב 4 ° CO / N. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשטוף שלוש פעמים עם 200 μL של PBT 0.1% עם micropipette. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עבור הרכבה, לשים שתי טיפות קטנות (2 μL כל אחת) של הרכבה בינונית עם micropipette במרכז של המיקרוסקופ שקופית בכ 2 ס&quot;מ distaNCE אחד מהשני. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים שתי coverslips, אחד על כל טיפה ולהשאיר רווח צר בין coverslips של כ 0.2 מ&quot;מ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניח 15 μL של מדיום גובר על גבי coverslip ומוסיף את המוח עם micropipette לתוך המדיום הגובר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תחת מיקרוסקופ לנתח, מקם את המוח עם הצד הגחוני למעלה אל במרווח הצר שבין שני coverslips (איור 2). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים coverslip על גבי וסוגרים את הקצוות של coverslip באמצעות לק ברור לתקן את הדגימה (איור 2). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להשיג תמונות של המוח באמצעות מיקרוסקופ confocal. השתמש עדשה אובייקטיבית טבילת 63X שמן (1.4 NA) ו זום דיגיטלי 2.6X. צור יותר מ -20 חלקים אופטיים של לשד גנגליון השני האופטי עם גודל צעד של 0.5 מיקרומטר. </li></ol> דור 3. של הכתמים, אובייקטי Surface, Start-נקודות-נקודות קצה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי לכמת את המספר, distribution ורמת delocalization של puncta BRP-GFP, לפתוח את המחסנית מתקבלת על ידי מיקרוסקופיה confocal בתוכנות ניתוח תמונה ולגבש מחדש תמונות 3D (איור 3 א). ראוי לציין, כי הצעד במחקר זה בוצע עם Imaris. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> זהה את puncta BRP-GFP על ידי מודול זיהוי נקודה עבור כל מסוף האקסון R8. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר &quot;הוסף כתמים חדשים&quot;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר &quot;מגזר רק אזור של אינטרס&quot; בהגדרות האלגוריתם. בחר מסוף האקסון R8 ב לשד באופן ידני. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחרו בערוץ מקור האות BRP-GFP. הערה: אקסונים קולטי האור R7 ו R8 היו immunolabeled עם (איור 3 א) נגד Chaoptin. רק R8, אם כי, מכיל puncta BRP-GFP ויכול ובכך להבחין בקלות (איור 3 א). יתר על כן, נקודת הסיום של R8 יכול להיות מזוהה על ידי הדילול של אקסונים אנטי החיוביים-Chaoptin בנקודת הכניסה לתוך השכבה לשד M3. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את t בקוטר XY מוערךo 0.35 מיקרומטר ולטמן &quot;חיסור רקע&quot; באיתור המקום. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר &quot;איכות&quot; בסוג לסנן ולסנן באופן אוטומטי. מכן לחץ על סיום. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור מ 3.2.1 T- 3.2.5 עבור אקסונים R אחרים (איור 3 ב). </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי למדוד את רמת delocalization של BRP-GFP אקסונים R8, ליצור אובייקטים משטח עם הפונקציה &quot;Surface&quot; לכל האקסון (איור 3 ג). <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר &quot;הוסף משטחים חדשים&quot;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר &quot;מגזר רק אזור של אינטרס&quot; בהגדרות האלגוריתם. ואז לבחור מסופי האקסון R8 ב לשד באופן ידני. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחרו בערוץ המקור של קולטני האור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדוק את &quot;חלקה&quot;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר &quot;אינטנסיביות מוחלטת&quot; הסף. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדוק &quot;הפעל&quot;. &quot;זרע נקודות קוטר&quot; הוא 0.5 מיקרומטר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סוג &quot;איכות&quot; מסנן בחר &quot;מספר ווקסלים&quot;, ולאחר מכן לסנן אוטומציהקאלי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יש להקליק על &quot;ערוך&quot; ולמחוק את החלקים של משטחים שנוצרו על אקסונים אחרים שאינם מעניינים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור מ 3.3.1 - 3.3.8 עבור אקסונים R אחרים (איור 3 ג). הערה כמה חפצי משטח נקטעו בגלל הרזון ואת האות החלשה קולטני אור ב שכבת M2, אבל הם עדיין נחשבו כאובייקט יחיד מהתחילה ועד לנקודות קצה. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי לזהות את חלוקת puncta BRP-GFP לאורך כל נוירון neuropil המוארך, להגדיר את נקודת ההתחלה ואת נקודת הסיום עם נקודת פונקציה מדידה (איור 3D). <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר &quot;הוסף נקודות מדידה חדשות&quot;. לאחר מכן בחר &quot;ערוך&quot; ובחר &quot;Surface של אובייקט&quot; כדי לחתוך עם החלק העליון של אובייקטי השטח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שים נקודות מדידה על גבי חפצי שטח של אקסונים R בשכבת M1 כדי. אלה מוגדרים כיום-נקודות התחלה (איור 3D). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר &quot;הוסף נקודות מדידה חדשות&quot;.לאחר מכן בחר &quot;ערוך&quot; ובחר &quot;Surface של אובייקט&quot; כדי לחתוך עם התחתונים של אובייקטי השטח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שים נקודות מדידה על התחתונים של אובייקטי השטח של אקסונים R בשכבת M3 כדי. אלה מוגדרים כיום נקודות קצה (איור 3D). </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי להפחית את אות הרקע מערוץ GFP, ליצור אובייקטים השטח, כתמים, סטארט-נקודות נקודות קצה עבור שני אקסונים R בשכבה M6 (איור 3E). <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר &quot;הוסף משטחים חדשים&quot;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר &quot;מגזר רק אזור של אינטרס&quot; בהגדרות האלגוריתם. לאחר מכן בחר מסוף האקסון R7 בין שכבת M5 ו M6 ידני. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחרו בערוץ מקור קולטי האור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדוק את &quot;חלקה&quot;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר &quot;אינטנסיביות מוחלטת&quot; הסף. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר סוג מסנן &quot;איכות&quot; ו &quot;מספר ווקסלים&quot;, ואז לסנן באופן אוטומטי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר באפשרות &quot;הוסף כתמים חדשים&quot;;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר &quot;דלג על יצירה אוטומטית, לערוך באופן ידני&quot;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר &quot;מרכז של אובייקט&quot; ולהוסיף נקודה באזור הפנימי של האובייקט משטח המופק 3.5.1 - 3.5.6. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור מ 3.5.1 - 3.5.9 לעוד מסוף האקסון R7. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר &quot;הוסף נקודות מדידה חדשות&quot;. לאחר מכן בחר &quot;ערוך&quot; ולשים נקודות מדידה על גבי שני אובייקטי השטח של קצה האקסון מסוף R7 בשכבת M6. אלה הם עכשיו מוגדר-נקודות התחלה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר &quot;הוסף נקודות מדידה חדשות&quot;. לאחר מכן בחר &quot;ערוך&quot; ולשים נקודות מדידה על החלק התחתון של שני אובייקטי השטח של קצה האקסון מסוף R7 בשכבת M6. אלה מוגדרים כיום נקודות קצה (איור 3E). </li></ol></li></ol> 4. חישוב מספר הכתמים, הפצה של תדר ספוט ודרג העשרת BRP-GFP עם תמונה אישית תוכנת ניתוח נתונים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> העתק את הקובץ&quot;XtquantifySynapseSNR.m&quot; ואת התיקייה &quot;פונקציות&quot; לתוך תיקיית matlab XT Imaris. ראוי לציין, כי החישוב במחקר זה בוצע באמצעות תוסף אישית מיושם ב- Matlab. הורד את התוסף מהאתר ( <a href="https://github.com/cmohl2013/synapse_trafo" target="_blank">https://github.com/cmohl2013/synapse_trafo</a> ). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פתח במערך עם n נקודות, n משטחים ו -2 חפצי נקודת מדידה, כל נקודות מדידת n המכילות (שהוכנו 3.1 - 3.4). מטרת נקודת המדידה הראשונה מגדירה את מיקומי ההתחלה עבור כל האקסונים. מטרת נקודת המדידה השנייה מגדירה את מיקום הסיום של כל האקסונים. שני אובייקטים נקודת המדידה צריכים יש את אותו מספר של נקודות המדידה (כלומר מספר אקסונים). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Execute עיבוד תמונה &gt;&gt; CUSTOM&gt; atsushis זיהוי סינפסה Vs 6. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדוק metadata ולשנות בגדלי פיקסל תוכנת ניתוח תמונה במקרה זה אינו נכון. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר ערוץ עבור Performance של הניתוח העוצם אזורים כתמים ואזורי cytoplasmic (הערוץ עם BRP-GFP). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את שם הקובץ לייצוא התוצאות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את מספר פחי ואורך האקסון באחוזים. הזן את מספר הפחים כמו &quot;10&quot; ומגוון פחים כמו &quot;100%&quot; (איורי 4 א ו -4). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את האזורים של הכתמים באזורים ציטופלסמית האחרים לניתוח delocalization BRP-GFP. זן כתמי רדיוס כמו &quot;0.35 מיקרומטר&quot; ורוחב של השטח המקיף אותה כמו &quot;50 מיקרומטר&quot;. רדיוס כתמים מגדיר באזור לאות GFP puncta (0.35 מיקרומטר קוטר, התרכזו פונקטום אחד). רוחב השטח המקיף אותה מגדיר באזור לאות GFP באזור cytoplasmic (50 מיקרומטר קוטר, מרוכז על פונקטום, אבל כולל רק R8 ולמעט בכל תחומי נקודה בציטופלסמה) (תרשימים 4 א ו 4C). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חכה עד שכל מסכות נוירון מעובדותוייצא כקובצי PDF (איורים 4 ב ו 4C) ושולחן CSV לניתוח נוסף בגיליון אלקטרוני. טבלת CSV הכוללת את מספר הנקודות, את עוצמת האות הממוצעת של &quot;שטח cytoplasmic&quot; ואת עוצמת האות המרבית &quot;נקודה&quot; בכל bin עבור כל האקסונים R8. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פתח במערך ערוך 3.5 לגריעת אות הרקע. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לבצע עיבוד תמונה כמו נפרשים מימי 4.3 - 4.9. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חשב את הממוצע של מספר הכולל והחלוקה של puncta BRP-GFP בתוך (4D דמויות 4E) גיליון אלקטרוני. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חישוב הממוצע של delocalization של האות BRP-GFP בגיליון אלקטרוני על ידי היחס בין עוצמת הממוצע של &quot;שטח cytoplasmic&quot; מחולק העוצמה המקסימלית של &quot;נקודה&quot; מופחתים מעוצמת הממוצע אות הרקע (איור 4F) . </li></ol>

<ol>
	<li>Alabi, A. A., Tsien, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synaptic+Vesicle+Pools+and+Dynamics.">Synaptic Vesicle Pools and Dynamics.</a> Cold Spring Harbor Perspectives in Biology. 4 (8), (2012).</li><li>Couteaux, R., Pecot-Dechavassine, 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+vesicles+and+pouches+at+the+level+of+&amp;#34;active+zones&amp;#34;+of+the+neuromuscular+junction].">[Synaptic vesicles and pouches at the level of &amp;#34;active zones&amp;#34; of the neuromuscular junction].</a> C R Acad Sci Hebd Seances Acad Sci D. 271 (25), 2346-2349 (1970).</li><li>Schoch, S., Gundelfinger, E. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+organization+of+the+presynaptic+active+zone.">Molecular organization of the presynaptic active zone.</a> Cell and Tissue Research. 326 (2), 379-391 (2006).</li><li>Sudhof, T. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Presynaptic+Active+Zone.">The Presynaptic Active Zone.</a> Neuron. 75 (1), 11-25 (2012).</li><li>Owald, D., Sigrist, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assembling+the+presynaptic+active+zone.">Assembling the presynaptic active zone.</a> Curr Opin Neurobiol. 19 (3), 311-318 (2009).</li><li>Lazarevic, V., Schone, C., Heine, M., Gundelfinger, E. D., Fejtova, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extensive+remodeling+of+the+presynaptic+cytomatrix+upon+homeostatic+adaptation+to+network+activity+silencing.">Extensive remodeling of the presynaptic cytomatrix upon homeostatic adaptation to network activity silencing.</a> J Neurosci. 31 (28), 10189-10200 (2011).</li><li>Matz, J., Gilyan, A., Kolar, A., McCarvill, T., Krueger, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+structural+alterations+of+the+active+zone+lead+to+sustained+changes+in+neurotransmitter+release.">Rapid structural alterations of the active zone lead to sustained changes in neurotransmitter release.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 107 (19), 8836-8841 (2010).</li><li>Spangler, S. A., 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=Liprin-alpha2+promotes+the+presynaptic+recruitment+and+turnover+of+RIM1/CASK+to+facilitate+synaptic+transmission.">Liprin-alpha2 promotes the presynaptic recruitment and turnover of RIM1/CASK to facilitate synaptic transmission.</a> J Cell Biol. 201 (6), 915-928 (2013).</li><li>Sugie, A., 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=Molecular+Remodeling+of+the+Presynaptic+Active+Zone+of+Drosophila+Photoreceptors+via+Activity-Dependent+Feedback.">Molecular Remodeling of the Presynaptic Active Zone of Drosophila Photoreceptors via Activity-Dependent Feedback.</a> Neuron. 86 (3), 711-725 (2015).</li><li>Sigrist, S. J., Schmitz, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structural+and+functional+plasticity+of+the+cytoplasmic+active+zone.">Structural and functional plasticity of the cytoplasmic active zone.</a> Curr Opin Neurobiol. 21 (1), 144-150 (2011).</li><li>Kittel, R. J., 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=Active+zone+assembly+and+synaptic+release.">Active zone assembly and synaptic release.</a> Biochem Soc Trans. 34 (Pt 5), 939-941 (2006).</li><li>Kittel, R. J., 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=Bruchpilot+promotes+active+zone+assembly,+Ca2++channel+clustering,+and+vesicle+release.">Bruchpilot promotes active zone assembly, Ca2+ channel clustering, and vesicle release.</a> Science. 312 (5776), 1051-1054 (2006).</li><li>Hallermann, S., 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=Naked+dense+bodies+provoke+depression.">Naked dense bodies provoke depression.</a> J Neurosci. 30 (43), 14340-14345 (2010).</li><li>Wagh, D. A., 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=Bruchpilot,+a+protein+with+homology+to+ELKS/CAST,+is+required+for+structural+integrity+and+function+of+synaptic+active+zones+in+Drosophila.">Bruchpilot, a protein with homology to ELKS/CAST, is required for structural integrity and function of synaptic active zones in Drosophila.</a> Neuron. 49 (6), 833-844 (2006).</li><li>Chen, Y., 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=Cell-type-specific+labeling+of+synapses+in+vivo+through+synaptic+tagging+with+recombination.">Cell-type-specific labeling of synapses in vivo through synaptic tagging with recombination.</a> Neuron. 81 (2), 280-293 (2014).</li><li>Andlauer, T. F., Sigrist, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+analysis+of+Drosophila+larval+neuromuscular+junction+morphology.">Quantitative analysis of Drosophila larval neuromuscular junction morphology.</a> Cold Spring Harb Protoc. 2012 (4), 490-493 (2012).</li><li>Ippolito, D. M., Eroglu, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantifying+synapses:+an+immunocytochemistry-based+assay+to+quantify+synapse+number.">Quantifying synapses: an immunocytochemistry-based assay to quantify synapse number.</a> J Vis Exp. (45), (2010).</li><li>Schmitz, S. K., 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=Automated+analysis+of+neuronal+morphology,+synapse+number+and+synaptic+recruitment.">Automated analysis of neuronal morphology, synapse number and synaptic recruitment.</a> J Neurosci Methods. 195 (2), 185-193 (2011).</li><li>Danielson, E., Lee, S. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=SynPAnal:+software+for+rapid+quantification+of+the+density+and+intensity+of+protein+puncta+from+fluorescence+microscopy+images+of+neurons.">SynPAnal: software for rapid quantification of the density and intensity of protein puncta from fluorescence microscopy images of neurons.</a> PLoS One. 9 (12), e115298 (2014).</li><li>Sanders, J., Singh, A., Sterne, G., Ye, B., Zhou, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Learning-guided+automatic+three+dimensional+synapse+quantification+for+drosophila+neurons.">Learning-guided automatic three dimensional synapse quantification for drosophila neurons.</a> BMC Bioinformatics. 16, 177 (2015).</li><li>Peng, H., Ruan, Z., Atasoy, D., Sternson, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Automatic+reconstruction+of+3D+neuron+structures+using+a+graph-augmented+deformable+model.">Automatic reconstruction of 3D neuron structures using a graph-augmented deformable model.</a> Bioinformatics. 26 (12), i38-i46 (2010).</li><li>Sturt, B. L., Bamber, B. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Automated+quantification+of+synaptic+fluorescence+in+C.+elegans.">Automated quantification of synaptic fluorescence in C. elegans.</a> J Vis Exp. (66), (2012).</li><li>Kremer, M. C., 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=Structural+long-term+changes+at+mushroom+body+input+synapses.">Structural long-term changes at mushroom body input synapses.</a> Curr Biol. 20 (21), 1938-1944 (2010).</li><li>Mosca, T. J., Luo, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synaptic+organization+of+the+Drosophila+antennal+lobe+and+its+regulation+by+the+Teneurins.">Synaptic organization of the Drosophila antennal lobe and its regulation by the Teneurins.</a> Elife. 3, e03726 (2014).</li><li>Wu, J. S., Luo, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+protocol+for+dissecting+Drosophila+melanogaster+brains+for+live+imaging+or+immunostaining.">A protocol for dissecting Drosophila melanogaster brains for live imaging or immunostaining.</a> Nat Protoc. 1 (4), 2110-2115 (2006).</li><li>Fischbach, K. F., Dittrich, A. P. 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+Optic+Lobe+of+Drosophila-Melanogaster+.1+A+Golgi+Analysis+of+Wild-Type+Structure.">The Optic Lobe of Drosophila-Melanogaster .1 A Golgi Analysis of Wild-Type Structure.</a> Cell and Tissue Research. 258 (3), 441-475 (1989).</li><li>Berger-Muller, S., 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=Assessing+the+role+of+cell-surface+molecules+in+central+synaptogenesis+in+the+Drosophila+visual+system.">Assessing the role of cell-surface molecules in central synaptogenesis in the Drosophila visual system.</a> PLoS One. 8 (12), e83732 (2013).</li><li>Fouquet, W., 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=Maturation+of+active+zone+assembly+by+Drosophila+Bruchpilot.">Maturation of active zone assembly by Drosophila Bruchpilot.</a> J Cell Biol. 186 (1), 129-145 (2009).</li><li>Ke, M. T., 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=Super-Resolution+Mapping+of+Neuronal+Circuitry+With+an+Index-Optimized+Clearing+Agent.">Super-Resolution Mapping of Neuronal Circuitry With an Index-Optimized Clearing Agent.</a> Cell Rep. 14 (11), 2718-2732 (2016).</li><li>Ehmann, N., 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=Quantitative+super-resolution+imaging+of+Bruchpilot+distinguishes+active+zone+states.">Quantitative super-resolution imaging of Bruchpilot distinguishes active zone states.</a> Nat Commun. 5, 4650 (2014).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

במחקר זה, הראינו כיצד להכין את תנאי התאורה לחשוף זבובים אל עוצמת אור שווה. אנחנו לכמת לא רק את המספר של puncta סמן הסינפטי אלא גם יכולים מרחבית לפתור את הצפיפות של סינפסות לאורך אקסונים למדוד את רמת delocalization של חלבון הסמן באזורי cytoplasmic. הערכות שלוש אלה מאפשרים לנו להעריך א?...

<html> האפנון של פונקציה סינפטי תורם ליכולת המדהימה של מערכת העצבים להגיב בדיוק או להסתגל לשינוי לגירויים סביבתיים. התאמת הסתברות שחרור שלפוחית presynaptic היא אחת דרכים של שליטת כוח הסינפטי 1. שחרור שלפוחית סינפטית מתקיים האיזור הפעיל (AZ), אזור מיוחד של הקרום presynaptic 2. AZ מאופיין קסטה של חלבונים ספציפיים 3, 4. רוב החלבונים תורמים הרכבת AZ הם שמורים ביותר נמטודות, חרקים ויונקים 5. מחקרים שנעשו לאחרונה הראו כי רמת הפעילות העצבית מסדיר את ההרכב המולקולרי של AZ, אשר בתורו תורם הסדרת פלט פונקציונלי הן במבחנה in vivo 6, 7,&gt; 8. מצאנו בעבר כי AZS קולטי האור לעבור שיפוץ מולקולרי תסיסנית לאחר חשיפה ממושכת לאור 9 הסביבה טבעית. במצב זה, צפינו שמספר Bruchpilot (BRP) -positive AZS הופחת אקסונים קולטי האור. החלבונים המשפחה BRP / CAST / Elks הם אבני הבניין הבסיסיות של AZS סינפסות חוליות ונטול עצמות 10. מוטנטים תסיסנית BRP, עורר שחרור שלפוחית מדוכא 11, 12. 17 שאריות חומצת אמינו C- מסוף של BRP חיוניים אשכולות שלפוחית סינפטית בצומת Neuromuscular תסיסנית (NMJ) 13, 14. מחקרים אלה הוכיחו את תפקידה המרכזי של מולקולה זו בארגון AZ ותפקוד. עם כלי גנטי שפותח לאחרונה, Synaptic תיוג עם רקומבינציה (כוכב), BRPניתן להבחין in vivo ב סוגי תאים מסוימים, ברמות ביטוי אנדוגני ברזולוציה סינפסה אחת 15. כלי זה עושה את זה אפשרי להעריך את הדינמיקה אנדוגני של סינפסות כמותית במערכת העצבים המרכזית המורכבת. היו מספר מחקרים כולל quantifications סינפסה על בסיס נתונים המתקבלים מן מיקרוסקופיה confocal. שינויי Synaptic הוערכו על ידי מדידת האורך, באזור, ההיקף, הצפיפות וספירת המספר המבוססים על יישומי תוכנה מתוחכמים. למשל, ImageJ החופשית מספקת שיטת כימות לאזור הסינפטי הכולל ואמצעי צפיפות הסינפטי ב תסיסנית NMJ 16. מספר האתרים colocalization של סמנים טרום postsynaptic כבר לכמת באמצעות התוסף &quot;Analyzer puncta&quot; זמין על פלטפורמת ImageJ תוכנה 17. לחלופין, א-נקוב רבתכנית מבוססת סביבת מחשוב המספרית adigm, גלאי סינפסה (synd), יכולה לעקוב אחר דנדריטים של נוירונים שכותרתו אוטומטית עם סמן פלואורסצנטי, ולאחר מכן מכמתת את רמות החלבון הסינפטי כפונקציה של מרחק מגוף התא 18. תוכנת Synaptic puncta הניתוח (SynPAnal), תוכננה עבור הניתוח המהיר של תמונות 2D של נוירונים רכשו במיקרוסקופ confocal או פלואורסצנטי. התפקיד העיקרי של תוכנה זו היא כימות אוטומטית ומהירה של צפיפות ועוצמת חלבון puncta 19. לאחרונה, אלגוריתם זיהוי סינפסה אוטומטית מבוססי למידה נוצר כימות של מספר הסינפטי ב -3 D 20, ניצול של 3D ויזואליזציה בסיוע ניתוח (Vaa3D) תוכנה 21. תוכנת ניתוח תמונה מסחרית הם גם כלים רבים עצמה עבור quantifications הסינפטי. למשל, fluorescentlyקולטני הנוירוטרנסמיטר שכותרתו או רכיב AZ presynaptic כבר לכמת בשלושה ממדים עם ברזולוציה יחיד סינפסה ב C. elegans 22 או מערכת חוש הריח תסיסנית 23, 24, המאפשר מאות סינפסות להתאפיין במהירות בתוך מדגם יחיד. כאן, אנו מציגים שיטה ידי תוכנת ניתוח תמונה אישית תוספת מיושמת בסביבת מחשוב מספרית רבה הפרדיגמה המאפשרת לנתח חצי אוטומטית מגוון רחב של אספקטי AZS, לרבות מספרם, הפצה ברמת ההעשרה של רכיבים מולקולריים במדריך המפות. לפיכך, ניתוח מורכב זה אפשר לנו להעריך את הדינמיקה של רכיבים סינפטיים במסופי האקסון בתנאים סביבתיים שונים. חקרנו את שפעת חשיפת אור על סינפסות הפלט של קולטני אור זבוב בוגר. ההליך מתבצע בשלושה שלבים: 1)לקראת חשיפה לאור, 2) לנתיחה, אימונוהיסטוכימיה ו הדמיה confocal, ו -3) ניתוח התמונה.

<table><tbody><tr><td>Vial</td><td>Hightech, Japan</td><td>MKC-20</td><td></td></tr><tr><td>Plug</td><td>Thermo Fisher Sciehtific, USA</td><td>AS-275</td><td></td></tr><tr><td>Customized transparent rack made of acrylic resin&amp;nbsp;</td><td>Shin-Shin Corporation, Japan</td><td></td><td>a height of 41 cm, a base of 21 cm, a thickness of 4 cm and a height of 13 cm for each step</td></tr><tr><td>Cool incubator</td><td>MITSUBISHI ELECTRIC, Japan</td><td>CN-40A</td><td></td></tr><tr><td>LED panel</td><td>MISUMI, Japan</td><td>LEDXC170-W</td><td></td></tr><tr><td>Digital light meter</td><td>CEM</td><td>DT-1301</td><td></td></tr><tr><td>Fly pad</td><td>Tokken, Japan</td><td>TK-HA03-S</td><td></td></tr><tr><td>Petri dish (35 x 10 mm)</td><td>Greiner Bio-One International, Germany</td><td>627102</td><td></td></tr><tr><td>PBS tablet</td><td>Takara, Japan</td><td>T900</td><td></td></tr><tr><td>Triton X-100</td><td>Wako, Japan</td><td>160-24751</td><td></td></tr><tr><td>Dumont #5 Forceps</td><td>Fine Science Tools</td><td>11251-20</td><td></td></tr><tr><td>1.5 mL tube</td><td>Sarstedt, Germany</td><td>A. 152X</td><td></td></tr><tr><td>Formaldehyde 16%</td><td>NEM, Japan</td><td>3152</td><td></td></tr><tr><td>Pipetman P-200</td><td>Gilson</td><td>F123601&amp;nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Pipetman P-20</td><td>Gilson</td><td>F123600</td><td></td></tr><tr><td>Pipetman P-2</td><td>Gilson</td><td>F144801</td><td></td></tr><tr><td>anti-chaoptin antibody</td><td>DSHB</td><td>24B10</td><td></td></tr><tr><td>Alexa568-conjugated anti-mouse antibody</td><td>Life Technologies</td><td>A-11031</td><td></td></tr><tr><td>VECTASHIELD Mounting Medium</td><td>Vector Laboratories, Inc.</td><td>H-1000</td><td></td></tr><tr><td>Microscope slide (76 x 26 mm)</td><td>Thermo Fisher Scientific Gerhard Menzel B.V. &amp;amp; Co. KG, Germany</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Coverslip (18 x 18 mm, 0.17 mm)</td><td>Zeiss, Germany</td><td>474030-9000-000</td><td></td></tr><tr><td>Industrial Microscopes</td><td>Olympus, Japan</td><td>SZ61-C-SET</td><td></td></tr><tr><td>Stereo Microscope Lighting</td><td>Olympus, Japan</td><td>KL 1600 LED</td><td></td></tr><tr><td>confocal microscopy</td><td>Zeiss, Germany</td><td>LSM780</td><td></td></tr><tr><td>Imaris</td><td>Bitplane, Switzerland</td><td></td><td>Version 7.6.4 or above</td></tr><tr><td>Matlab</td><td>The MathWorks, Inc., USA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Excel for Mac&amp;nbsp;</td><td>Microsoft</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

analyzing synaptic modulation of drosophila melanogaster photoreceptors after exposure to prolonged light

מערכת העצבים יש את היכולת המדהימה להסתגל ולהגיב לגירויים שונים. התאמה עצבית זו מושגת בעיקר באמצעות פלסטיות ברמה הסינפטי. האיזור הפעיל (AZ) הוא האזור על הממברנה presynaptic שמתווך שחרור הנוירוטרנסמיטר והוא מורכב מאוסף צפוף של חלבוני פיגום. AZS של תסיסנית (דרוזופילה) קולטני אור לעבור שיפוץ מולקולרי לאחר חשיפה ממושכת לאור הסביבה טבעי. כך רמת הפעילות עצבית יכולה לארגן מחדש את ההרכב המולקולרי של AZ ולתרום הסדרת הפלט הפונקציונלי. החל מ בהכנת הגדרת חשיפה לאור על אימונוהיסטוכימיה, פרוטוקול זה מפרט כיצד לכמת את המספר, את הפריסה המרחבית, ורמת delocalization של מולקולות הסינפטי AZS ב קולטני האור תסיסנית. באמצעות ניתוח תמונה software, אשכולות של רכיב AZ-התמזג GFP Bruchpilot זוהו עבור כל קולטי אור R8 מסוף האקסון (R8). זוהו כתמי Bruchpilot חולקו באופן אוטומטי אקסונים R8 פרט. כדי לחשב את חלוקת תדר נקודה לאורך האקסון, יישמנו תוסף תוכנה מותאם אישית. כל סטארט-נקודת הקצה של האקסון הוגדרו באופן ידני ואת המיקום של כל נקודה ונקודת Bruchpilot היה מוקרן על הקו המחבר בין התחלת נקודת סיום. מלבד מספר אשכולות Bruchpilot, אנחנו גם לכמת את רמת delocalization של Bruchpilot-GFP בתוך אשכולות. מדידות אלה משקפים בפירוט את הדינמיקה הסינפטי נפתרה מרחבית ב נוירון בודד בתנאים סביבתיים שונים לגירויים.

העין המתחמת של תסיסנית מורכבת ~ 780 האומטידיה, שכל אחת מהן מכיל שמונה סוגים של קולטני אור (R1-8). R7 ו R8 פרויקט האקסונים שלהם אל גנגליון השני האופטי, הלשד, שם הם יוצרים סינפסות בשכבות M6 ו M3, בהתאמה 26. כדי לחקור את ההשפעה של חשיפה ממושכת אור ע...

Watch this Scientific Journal Video about Analyzing Synaptic Modulation of Drosophila melanogaster Photoreceptors after Exposure to Prolonged Light at JoVE.com

Analyzing Synaptic Modulation of Drosophila melanogaster Photoreceptors after Exposure to Prolonged Light

כאן אנו מראים כיצד לכמת את מספר הפריסה המרחבית של אזורי הפעילות הסינפטית קולטני האור תסיסנית, הדגיש עם סמן מולקולרי מקודדים גנטית, אפנון שלהם לאחר חשיפה ממושכת לאור.

ניתוח Synaptic אפנון של<em&gt; תסיסנית</em&gt; קולטני אור לאחר חשיפה לאור ממושך

The nervous system has the remarkable ability to adapt and respond to various stimuli. This neural adjustment is largely achieved through plasticity at ...

analyzing-synaptic-modulation-drosophila-melanogaster-photoreceptors

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Analyzing Synaptic Modulation of Drosophila melanogaster Photoreceptors after Exposure to Prolonged Light

6.5K Views.  Niigata University.  כאן אנו מראים כיצד לכמת את מספר הפריסה המרחבית של אזורי הפעילות הסינפטית קולטני האור תסיסנית, הדגיש עם סמן מולקולרי מקודדים גנטית, אפנון שלהם לאחר חשיפה ממושכת לאור. 

Video: Analyzing Synaptic Modulation of Drosophila melanogaster Photoreceptors after Exposure to Prolonged Light

Channelrhodopsin2 Mediated Stimulation of Synaptic Potentials at Drosophila Neuromuscular Junctions

The Drosophila larval neuromuscular preparation has proven to be a useful tool for studying synaptic physiology1,2,3. Currently, the only means available to evoke excitatory junctional potentials (EJPs) in this preparation involves the use of suction electrodes. In both research and teaching labs, students often have difficulty maneuvering and manipulating this type of stimulating electrode. In the present work, we show how to remotely stimulate synaptic potentials at the larval NMJ without the use of suction electrodes. By expressing channelrhodopsin2 (ChR2) 4,5,6 in Drosophila motor neurons using the GAL4-UAS system 7, and making minor changes to a basic electrophysiology rig, we were able to reliably evoke EJPs with pulses of blue light. This technique could be of particular use in neurophysiology teaching labs where student rig practice time and resources are limited.

Channelrhodopsin2 Mediated Stimulation of Synaptic Potentials at Drosophila Neuromuscular Junctions

This procedure uses a blue light-activated algal channel and cell-specific genetic expression tools to evoke synaptic potentials with light pulses at the neuromuscular junction (NMJ) in Drosophila larvae. This technique is an inexpensive and easy-to-use alternative to suction electrode stimulation for synaptic physiology studies in research and teaching laboratories.

Channelrhodopsin2 גירוי מתווכת של פוטנציאלים Synaptic בבית תסיסנית Neuromuscular כלאיים

The Drosophila larval neuromuscular preparation has proven to be a useful tool for studying synaptic physiology1,2,3. Currently, the only means available ...

Biology

Light Preference Assay to Study Innate and Circadian Regulated Photobehavior in Drosophila Larvae

Light acts as environmental signal to control animal behavior at various levels. The Drosophila larval nervous system is used as a unique model to answer basic questions on how light information is processed and shared between rapid and circadian behaviors. Drosophila larvae display a stereotypical avoidance behavior when exposed to light. To investigate light dependent behaviors comparably simple light-dark preference tests can be applied. In vertebrates and arthropods the neural pathways involved in sensing and processing visual inputs partially overlap with those processing photic circadian information. The fascinating question of how the light sensing system and the circadian system interact to keep behavioral outputs coordinated remains largely unexplored. Drosophila is an impacting biological model to approach these questions, due to a small number of neurons in the brain and the availability of genetic tools for neuronal manipulation. The presented light-dark preference assay allows the investigation of a range of visual behaviors including circadian control of phototaxis.

Light Preference Assay to Study Innate and Circadian Regulated Photobehavior in Drosophila Larvae

Here we describe a light-dark preference test for Drosophila larva. This assay provides information about innate and circadian regulation of light sensing and processing photobehavior.

Assay העדפות אור לחקר Photobehavior מוסדר מולדת ויממה ב<em&gt; דרוזופילה</em&gt; זחלים

Light acts as environmental signal to control animal behavior at various levels. The Drosophila larval nervous system is used as a unique model to answer ...

Analysis of Lipid Signaling in Drosophila Photoreceptors using Mass Spectrometry

The activation of phospholipase C&#946; (PLC&#946;) is an essential step during sensory transduction in Drosophila photoreceptors. PLC&#946; activity results in the hydrolysis of the membrane lipid phosphatidylinositol 4,5 bisphosphate [PI(4,5)P2] leading ultimately to the activation of transient receptor potential (TRP) and TRP like (TRPL) channels. The activity of PLC&#946; also leads subsequently to the generation of many lipid species several of which have been proposed to play a role in TRP and TRPL activation. In addition, several classes of lipids have been proposed to play key roles in organizing the cell biology of photoreceptors to optimize signaling reactions for optimal sensory transduction. Historically, these discoveries have been driven by the ability to isolate Drosophila mutants for enzymes that control the levels of specific lipids and perform analysis of photoreceptor physiology in these mutants. More recently, powerful mass spectrometry methods for isolation and quantitative analysis of lipids with high sensitivity and specificity have been developed. These are particularly suited for use in Drosophila where lipid analysis is now possible from photoreceptors without the need for radionuclide labeling. In this article, the conceptual and practical considerations in the use of lipid mass spectrometry for the robust, sensitive, and accurate quantitative assessment of various signaling lipids in Drosophila photoreceptors are covered. Along with existing methods in molecular genetics and physiological analysis such lipid is likely to enhance the power of photoreceptors as a model system for discoveries in biology.

Analysis of Lipid Signaling in Drosophila Photoreceptors using Mass Spectrometry

The manuscript presents versatile, robust, and sensitive mass spectrometry protocols to identify and quantify several classes of lipids from Drosophila photoreceptors.

The activation of phospholipase C&#946; (PLC&#946;) is an essential step during sensory transduction in Drosophila photoreceptors. PLC&#946; activity ...

Biochemistry

Electrophysiological Method for Recording Intracellular Voltage Responses of Drosophila Photoreceptors and Interneurons to Light Stimuli In Vivo

Voltage responses of insect photoreceptors and visual interneurons can be accurately recorded with conventional sharp microelectrodes. The method described here enables the investigator to measure long-lasting (from minutes to hours) high-quality intracellular responses from single Drosophila R1-R6 photoreceptors and Large Monopolar Cells (LMCs) to light stimuli. Because the recording system has low noise, it can be used to study variability among individual cells in the fly eye, and how their outputs reflect the physical properties of the visual environment. We outline all key steps in performing this technique. The basic steps in constructing an appropriate electrophysiology set-up for recording, such as design and selection of the experimental equipment are described. We also explain how to prepare for recording by making appropriate (sharp) recording and (blunt) reference electrodes. Details are given on how to fix an intact fly in a bespoke fly-holder, prepare a small window in its eye and insert a recording electrode through this hole with minimal damage. We explain how to localize the center of a cell's receptive field, dark- or light-adapt the studied cell, and to record its voltage responses to dynamic light stimuli. Finally, we describe the criteria for stable normal recordings, show characteristic high-quality voltage responses of individual cells to different light stimuli, and briefly define how to quantify their signaling performance. Many aspects of the method are technically challenging and require practice and patience to master. But once learned and optimized for the investigator's experimental objectives, it grants outstanding in vivo neurophysiological data.

Electrophysiological Method for Recording Intracellular Voltage Responses of Drosophila Photoreceptors and Interneurons to Light Stimuli In Vivo

Sharp microelectrodes enable accurate electrophysiological characterization of photoreceptor and visual interneuron output in living Drosophila. Here we show how to use this method to record high-quality voltage responses of individual cells to controlled light stimulation. This method is ideal for studying neural information processing in insect compound eyes.

שיטת אלקטרו עבור תגובות מתח תאיים הקלטה של<em&gt; תסיסנית</em&gt; קולטני אור ו interneurons יאירו גירויים<em&gt; In vivo</em

Voltage responses of insect photoreceptors and visual interneurons can be accurately recorded with conventional sharp microelectrodes. The method ...

Electrophysiological Method for Whole-cell Voltage Clamp Recordings from Drosophila Photoreceptors

Whole-cell voltage clamp recordings from Drosophila melanogaster photoreceptors have revolutionized the field of invertebrate visual transduction, enabling the use of D. melanogaster molecular genetics to study inositol-lipid signaling and Transient Receptor Potential (TRP) channels at the single-molecule level. A handful of labs have mastered this powerful technique, which enables the analysis of the physiological responses to light under highly controlled conditions. This technique allows control over the intracellular and extracellular media; the membrane voltage; and the fast application of pharmacological compounds, such as a variety of ionic or pH indicators, to the intra- and extracellular media. With an exceptionally high signal-to-noise ratio, this method enables the measurement of dark spontaneous and light-induced unitary currents (i.e.&#160;spontaneous and quantum bumps) and macroscopic Light-induced Currents (LIC) from single D. melanogaster photoreceptors. This protocol outlines, in great detail, all the key steps necessary to perform this technique, which includes both electrophysiological and optical recordings. The fly retina dissection procedure for the attainment of intact and viable ex vivo isolated ommatidia in the bath chamber is described. The equipment needed to perform whole-cell and fluorescence imaging measurements are also detailed. Finally, the pitfalls in using this delicate preparation during extended experiments are explained.

Electrophysiological Method for Whole-cell Voltage Clamp Recordings from Drosophila Photoreceptors

Whole-cell recordings from Drosophila melanogaster photoreceptors enable the measurement of spontaneous dark bumps, quantum bumps, macroscopic responses to light, and current-voltage relationships under various conditions. In combination with D. melanogaster genetic manipulation tools, this method enables the study of the ubiquitous inositol-lipid signaling pathway and its target, the TRP channel.

שיטה אלקטרו-קולית לקולקציית מתח מלא<em&gt; תסיסנית</em&gt; פוטורספטורים

Whole-cell voltage clamp recordings from Drosophila melanogaster photoreceptors have revolutionized the field of invertebrate visual transduction, ...

Electrophysiological Methods for Measuring Photopigment Levels in Drosophila Photoreceptors

The Drosophila G-protein-coupled photopigment rhodopsin (R) is composed of a protein (opsin) and a chromophore. The activation process of rhodopsin is initiated by photon absorption-inducing isomerization of the chromophore, promoting conformational changes of the opsin and resulting in a second dark-stable photopigment state (metarhodopsin, M). Investigation of this bi-stable photopigment using random mutagenesis requires simple and robust methods for screening mutant flies. Therefore, several methods for measuring reductions in functional photopigment levels have been designed. One such method exploits the charge displacements within the photopigment following photon absorption and the huge amounts of photopigment molecules expressed in the photoreceptors. This electrical signal, named the early receptor potential (or early receptor current), is measured by a variety of electrophysiological methods (e.g., electroretinogram and whole-cell recordings) and is linearly proportional to functional photopigment levels. The advantages of this method are the high signal-to-noise ratio, direct linear measurement of photopigment levels, and independence of phototransduction mechanisms downstream to rhodopsin or metarhodopsin activation. An additional electrophysiological method called prolonged depolarizing afterpotential (PDA) exploits the bi-stability of Drosophila photopigment and the absorption-spectral differences of fly R and M pigment states. The PDA is induced by intense blue light, converting saturating amounts of rhodopsin to metarhodopsin, resulting in the failure of light-response termination for an extended time in darkness, but it can be terminated by metarhodopsin to rhodopsin conversion using intense orange light. Since the PDA is a robust signal that requires massive photopigment conversion, even small defects in the biogenesis of the photopigment lead to readily detected abnormal PDA. Indeed, defective PDA mutants led to the identification of novel signaling proteins important for phototransduction.

Electrophysiological Methods for Measuring Photopigment Levels in Drosophila Photoreceptors

We present a protocol to electrophysiologically characterize bi-stable photopigments: (i) exploiting the charge displacements within the photopigment molecules following photon-absorption and their huge amount in the photoreceptors, and (ii) exploiting the absorption-spectra differences of rhodopsin and metarhodopsin photopigment states. These protocols are useful to screen for mutations affecting bi-stable photopigment systems.&#160;

שיטות אלקטרופיזיולוגיות למדידת רמות פוטופיגמנט בדרוזופילה פוטורצפטורים

The Drosophila G-protein-coupled photopigment rhodopsin (R) is composed of a protein (opsin) and a chromophore. The activation process of rhodopsin is ...

Light Spot-Based Assay for Analysis of Drosophila Larval Phototaxis

The larvae of Drosophila melanogaster show obvious light-avoiding behavior during the foraging stage. Drosophila larval phototaxis can be used as a model to study animal avoidance behavior. This protocol introduces a light-spot assay to investigate larval phototactic behavior. The experimental set-up includes two main parts: a visual stimulation system that generates the light spot, and an infrared light-based imaging system that records the process of larval light avoidance. This assay allows tracking of the behavior of larva before entering, during encountering, and after leaving the light spot. Details of larval movement including deceleration, pause, head casting, and turning can be captured and analyzed using this method.

Light Spot-Based Assay for Analysis of Drosophila Larval Phototaxis

This protocol introduces a light-spot assay to investigate Drosophila larval phototactic behavior. In this assay, a light spot is generated as light stimulation, and the process of larval light avoidance is recorded by an infrared light-based imaging system.

שיטת האור המבוססת על ספוט לניתוח דרוזופילה זחל פוטומוניות

The larvae of Drosophila melanogaster show obvious light-avoiding behavior during the foraging stage. Drosophila larval phototaxis can be used as a model ...

Investigating Prolonged Depolarizing Afterpotential (PDA) in Drosophila Photoreceptors

Source: Gutorov, R., et al. <a href="https://appjove.unicartagenaproxy.elogim.com/v/63514">Electrophysiological Methods for Measuring Photopigment Levels in Drosophila Photoreceptors.</a> J. Vis. Exp. (2022).
This video demonstrates an experimental protocol to investigate the prolonged depolarizing afterpotential (PDA) in white-eyed Drosophila. The fly&#39;s eye is exposed to intense blue light pulses to convert the photopigment rhodopsin to metarhodopsin, initiating a signaling cascade that opens positive ion channels and causes membrane depolarization. Because blue light prevents the reconversion of metarhodopsin to rhodopsin, the continuous influx of positive ions results in sustained depolarization, known as the prolonged depolarizing afterpotential (PDA).

חקירת פוטנציאל לוואי ממושך של דה-פולריזציה (PDA) בפוטורצפטורים של דרוזופילה

1. Measuring the prolonged depolarizing afterpotential (PDA) using the electroretinogram

	Suitable rearing conditions for Drosophila melanogaster ...

JoVE Encyclopedia of Experiments

Neurophysiology

Stimulation and Modulation Techniques

Synaptic Modulation in Drosophila After Exposure to Prolonged Light

Source: Sugie, A., et al. <a href="https://appjove.unicartagenaproxy.elogim.com/v/55176">Analyzing Synaptic Modulation of Drosophila melanogaster Photoreceptors after Exposure to Prolonged Light.</a> J. Vis. Exp. (120)
This video demonstrates the rearing of Drosophila melanogaster under specific light conditions to study the role of Bruchpilot proteins in neurotransmitter release and the resulting modulation of synaptic activity.

אפנון סינפטי בדרוזופילה לאחר חשיפה לאור ממושך

1. Light Exposure Conditions

	From the larva stage until eclosion, keep the flies in a 12 h light/12 h dark cycle (LD) at 25 &#176;C (Figure 1A).
	...

Analyzing Synaptic Vesicle Recycling and Fluorescent Dye Uptake in Drosophila Larvae

Source: Kopke, D. L., et al., <a href="https://appjove.unicartagenaproxy.elogim.com/v/57765">FM Dye Cycling at the Synapse: Comparing High Potassium Depolarization, Electrical and Channelrhodopsin Stimulation.</a> J. Vis. Exp. (2018).
This video demonstrates a protocol to study synaptic vesicle recycling at neuromuscular junctions in channelrhodopsin-expressing Drosophila larvae using a fluorescent dye. Blue light activates the channelrhodopsins, causing calcium influx and synaptic vesicle exocytosis. The dye integrates into the neuronal membranes and is internalized during endocytosis, resulting in enhanced fluorescence. Further blue light stimulation induces exocytosis and dye release, which is shown by reduced fluorescence.

ניתוח מחזור שלפוחית סינפטית וקליטת צבע פלואורסצנטי בזחלי דרוזופילה

1. Larval Glue Dissection

	Thoroughly mix 10 parts of silicone elastomer base with 1 part of silicone elastomer curing agent from the elastomer kit ...

ניתוח Synaptic אפנון של

Summary

Explore More Videos

Chapters in this video

Channelrhodopsin2 גירוי מתווכת של פוטנציאלים Synaptic בבית תסיסנית Neuromuscular כלאיים

Assay העדפות אור לחקר Photobehavior מוסדר מולדת ויממה ב

Analysis of Lipid Signaling in Drosophila Photoreceptors using Mass Spectrometry

שיטת אלקטרו עבור תגובות מתח תאיים הקלטה של

שיטה אלקטרו-קולית לקולקציית מתח מלא

שיטות אלקטרופיזיולוגיות למדידת רמות פוטופיגמנט בדרוזופילה פוטורצפטורים

שיטת האור המבוססת על ספוט לניתוח דרוזופילה זחל פוטומוניות

חקירת פוטנציאל לוואי ממושך של דה-פולריזציה (PDA) בפוטורצפטורים של דרוזופילה

אפנון סינפטי בדרוזופילה לאחר חשיפה לאור ממושך

ניתוח מחזור שלפוחית סינפטית וקליטת צבע פלואורסצנטי בזחלי דרוזופילה