Graded Encoding of Food Odor Value in the Drosophila Brain – קידוד מדורג של ערך ריח המזון במוח הדרוזופילה (הצעה לתרגום המאמר)

להלן דוגמת תרגום של המאמר. נוכל לתרגם עבורך את כולו תוך 24 שעות בלבד

ריחות מעוררים מאוד, אך עדיין לא ידוע כיצד והיכן במוח נגזרים ריחות. הניתוח שלנו של מוח הדרוזופילה מרחיב את התפקיד של מספר קטן של נוירוני חישת רעב על מנת לכלול ייצוג של ערכי ריח המזון. אין ויוו, הדמיית שתי פוטונים של סידן מראה כי המשרעת של פעילות המעוררת על ידי ריח המזון בנוירונים המבטאים את הנוירופפטיד הדרוזופילי Fן(dNPF), אשר הומולוגי לנוירופפטיד Y, תואמת במידה גבוהה עם אטרקטיביות ריח המזון. הרעב מגביר תגובות עצביות והתנהגותיות לריחות מזון בלבד, אם כי ריחות מזון המעוררים משיכה במצב השבע מעוררים גם פעילות מוגברת של dNPF בזבובים המואכלים. אי-פעילות של תת-קבוצה של נוירונים המביעים dNPF או השתקת קולטני dNPF מבטלת את האטרקטיביות של ריח המזון, בעוד שפעילות dNPF המשופרת גנטית לא רק מגבירה את האטרקטיביות של ריח המזון אלא גם מעלה משיכה לריחות מרתיעים. שינוי כמות הריח המוצג מייצר עקומות עצביות והתנהגותיות תואמות, אשר יכולות לשמש כתחזית בנוגע להעדפה בין ריחות. כך אנו מדגימים “אות ערך” עצבי אפשרי הנגיש מתאים הניתנים לזיהוי ייחודי.

מבוא

כימוסנסציה היא רגולטור קריטי של התנהגויות מחפשות מזון על פני מינים של בעלי חיים (Dethier, 1976; Wilson and Stevenson, 2006; Asahina et al., 2008; Chow and Frye, 2009). ריח המזון לבדו יכול לעורר את הגישה המתאימה או התנהגויות חקירתיות החיוניות להישרדות (Dobzhansky et al., 1956; Ruebenbauer et al., 2008). עם זאת, מעט מאוד ידוע על האופן שבו המוח קובע את ערך הריח, שלא לדבר על מקורות מזון פוטנציאליים במיוחד.

בזבובים, איכות הריח מיוצגת תחילה על ידי הפעלה של הרכב נוירונים קולטני ריח (ORNs) ולאחר מכן על ידי דפוס הפעילות המבוזר של נוירוני ההקרנה (PNs) בתוך מרכז עיבוד הריח הראשי, אונת האנטנה (AL)ו (Su et al., 2009). תת-קבוצות ספציפיות של תאים בשלב זה חיוניות לייצור התנהגויות גישה או הימנעות הקשורות לריח (Suh et al., 2004; Kreher et al., 2008; Semmelhack and Wang, 2009; Ai et al., 2010; Root et al., 2011); אבל בגלל שמתועד היטב כי נוירונים ברמה זו מכוונים באופן כללי (Wang et al., 2003; Wilson et al., 2004; Fishilevich and Vosshall, 2005; Lin et al., 2006; Kreher et al., 2008; Riffell et al., 2009; Johnson et al., 2010), כל קטגוריה ספציפית או ייצוג מידע ערכי צפוי להופיע רק בשלבים מאוחרים יותר של המוח.

ALוPN-ים מתפצלים, ומקרינים לשני מבני מוח מרכזיים: תאי קניון (KC) של גוף הפטריות (MB), ולנוירוני הקרן הצדדים (LHN)ו (Su et al., 2009)ו. LHN-ים מכוונים באופן נרחב (Gupta and Stopfer, 2012) והם היו מעורבים בהתנהגות דחיינית כלפי ריח  (de Belle and Heisenberg, 1994; Wang et al., 2003). מסיבות אלה, הפנינו את תשומת לבנו ל- MB. תגובות MB הן ספציפיות בהתאם לריח, ויש ראיות כי פעילות KC הכרחית עבור משיכת ריח (Wang et al., 2003; Honegger et al., 2011). בנוסף ל-MB התמקדנו גם בנוירונים המבטאים את הנוירופפטיד הדרוזופילי F (dNPF)I, ההומולוג התפקודי של הנוירופפטיד האורקסיגני של היונקים Y (NPY)I (Brown et al., 1999; Garczynski et al., 2002; Nassel and Wegener, 2011). למרות שבעבר הוא לא הוכר כמגיב לגירויים ריחניים, שחרורו של dNPF, ומקבילו היונקי NPY, מעורב בהעברת תיאבון ואף הוצע כסימן ההיכר של מחסור מזון במוח (Flood and Morley, 1991; Bannon et al., 2000; Wu et al., 2003, 2005; Day et al., 2005; Krashes et al., 2009). למרות שהפרשת dNPF / NPY נחשבת כמתאם בולט של הרצון לאכול, הראיות מצביעות על כך שמאשר לקדם עיכול מזון כשלעצמו, פפטידים אלה קשורים בויסות המוטיבציה לאכול (de Bono and Bargmann, 1998; Wu et al., 2003, 2005; Day et al., 2005; Keen-Rhinehart and Bartness, 2007; Xu et al., 2010) ולאחרונה למאפיינים המתגמלים של גירויים בכלל (Shohat-Ophir et al., 2012).

על ידי ניצול ההעדפה הטבעית והמשתנה של תסיסנית המחקר לריחות מזון שונים וזיווג נתונים התנהגותיים עם הדמיה פונקציונלית ומניפולציה גנטית, אנו מראים כי בעוד KC-ים מופיעים כמכוונים לטובה לקידוד זהותו של ריח ייחודי, פעילות dNPF המעוררת בעקבות ריח קשורה קשר הדוק למשיכה לריח המזון.

חומרים ושיטות

זבובים מהונדסים מסוג תסיסנית המחקר גדלו על סביבת אגר קמח תירס סטנדרטי עם תוסף שמרים. חל שימוש במלאי הזבובים הבאים: cry-Gal4/ CyO,   cry-Gal80/TM6B,D3, dNPF-Gal4, UAS-dTRPA1/dNPF-Gal4, dNPF2-Gal4, UAS-hid/CyO; dNPF2-Gal4, elav-Gal4, UAS-GCaMP3; OK107-Gal4,  UAS-hid/CyO,  UAS-mcd8::GFP;MB247DsRED,  UAS-npfr1^dsRNA, UAS-KIR2.1^ts, ו-UAS-dTRPA1. זבובים גדלו בטמפרטורה של 25 מעלות צלזיוס, למעט הצלבות ובקרות המשמשים לניסויים רגישים לטמפרטורה, שהועלו ב-20 מעלות צלזיוס.

גירויי ריח. ריחות נמסרו באמצעות אולפקטומטרים שנבנו בהתאמה אישית בקצב זרימה של 100 מיליליטר/דקה מבקבוקונים של 100 מ”ל. עבור עקביות, אולפקטומטרים זהים שימשו הן בהדמיית אין ויוו והן בניסויים ההתנהגותיים. ריחות מזון טבעי מורכבים: שמרים (1 גרם ב-5 מ”ל מים; שמרי סאף-אינסטנט, שמרי לסאפרה), אבקת בננה (3 גרם ב-5 מ”ל מים), חומץ תפוחים (דילול 1:2 במים; פודהולד), מיץ לימון (100%, לייקווד אורגניק), מיץ תפוחים (100%, לייקווד אורגניק), תערובת מיץ מנגו (100%, לייקווד אורגניק), רכיבים חד-מולקולריים של שמרים כפי שנקבעו בעבר על ידי ניתוח כרומטוגרפיית גז (Lin and Phelan, 1991)ו: אצטאלדהיד (דילול 1:1000), 2-מתילבוטנול (1:1000), ו-1-פרופנול (1:1000), ריחות חד-מולקולריים נוספים: 3-אוקטנול (1:1000), 4-מתיל-ציקלוהקסנול (1:1000), אתיל אצטט (1:1000) ואליל סיקלוהקסיל פרופיונט (ach)ו(1:100). שני ריחות היו ריחות חד-מולקולריים סינתטיים שאינם טבעיים: פרופיל נונאנואייט (1:100), או “שמרים סינתטיים”, המתואר כבעל ניחוח מותסס ושמרי, ובוטיליטיד הידרוקסיאניזול (1 גרם ב-5 מ”ל מים), או “גומי”, המתואר כבעל ניחוח גומי עדין. שני ריחות היו תערובות ריח מורכבות שמקורן אינו מן המזון: תמצית מחט אורן (1:100; גיואודן) ושמן מנוע (פנצויל). פרומון זכרי הוא תמיסת סיס-וקסניל-אצטט באתנול (קיימן קמיקל), ובקרת אמצעי אתנול נמצאת בדילול דומה (1:100). כל הדילולים מיוצרים בשמן מינרלי אלא אם צוין אחרת. כל הריחות נרכשים מסיגמא-אלדריץ’, אלא אם צוין אחרת. לניסויים נוירומטריים/פסיכומטריים, ריכוזי ריח מתבטאים כמיקרוליטרים של ריח המוחלים על נייר סינון בקוטר 4.25 ס”מ ומונחים בבקבוקונים של 100 מ”ל ומועברים כנ”ל. כמות הריח נעה בין 0.1 ל 1000 μl.