optoPAD-果蠅攝食行為研究系統(tǒng)

Ribe與他的團隊一起開發(fā)了optoPAD：一種能夠創(chuàng)造“閉環(huán)的光遺傳學(xué)系統(tǒng)研究的電路基礎(chǔ)，其方式可以靈活地配合果蠅等昆蟲的行為。

創(chuàng)造性

optoPAD結(jié)合了兩個高科技元素：一個是光遺傳學(xué)，一種利用光來控制神經(jīng)元活動的強大方法(*可以將它們“打開”或“關(guān)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(yīng)神經(jīng)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(tǒng)flyPAD。“flyPAD使用觸摸屏技術(shù)來監(jiān)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(xué)相結(jié)合，研究人員能夠克服喂養(yǎng)研究領(lǐng)域的主要挑戰(zhàn)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(jiān)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(jīng)元使蒼蠅過度食用;通過光遺傳激活苦味感知神經(jīng)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(xué)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(fā)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(jīng)元活動“。

由于味覺神經(jīng)元位于果蠅的嘴中，這使得它們?nèi)菀捉咏僮魉璧墓?，因此該團隊選擇了一個更難的目標(biāo)：大腦中心的神經(jīng)元參與跳躍反應(yīng)。

結(jié)果很清楚：“正如我們所料，這些'跳躍'神經(jīng)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(jīng)元，無論其位置如何，以便了解其在神經(jīng)元中的作用。