四象限光遺傳嗅覺競技場(optogenetic olfactory arena)
本頁用語(每頁可單獨查閱,故重複列出):
- 蘑菇體(mushroom body):果蠅腦中把氣味和好壞經驗連起來的構造。代表氣味的 Kenyon 細胞(KC)把軸突成束排成幾條「葉」(α、α′、β、β′、γ),每條葉沿長度切成一格一格的「區室」(例如 γ1pedc、γ2、α1);細胞以所在區室命名。見 e-mushroom-body、c-mb-compartment。
- DAN、PAM、PPL1:多巴胺神經元(dopaminergic neuron)送出代表懲罰或獎賞的多巴胺;PAM 群多傳遞獎賞,PPL1 群(Handler 2019 寫作 PPL)多傳遞懲罰。
- MBON:蘑菇體輸出神經元,接收 KC 的訊號、推動果蠅靠近或走開;學習改變的是 KC→MBON 突觸的強弱。
- CS+/CS−、順向/逆向:訓練時配了糖、電擊或 DAN 活化的氣味(CS+),與沒配的對照氣味(CS−)。順向配對=氣味先、多巴胺後;逆向配對=多巴胺先、氣味後。
- PI(表現指數)、LI(學習指數):行為分數。一群果蠅在兩種氣味間選擇,換算成一個數;多數篇落在 −1 到 +1(Hige 2015 的刻度不同),0=沒有偏好,正負號的意思各篇不同(見 c-performance-index)。
- 消退、再鞏固:學會後再聞 CS+ 卻沒有糖或電擊,學到的反應減弱,叫消退(c-memory-extinction);記憶被叫出來後暫時變得不穩定、再重新存好,叫再鞏固(c-memory-consolidation)。
- 驅動品系:讓外加基因只在選定神經元表現的果蠅品系。GAL4 與 LexA 是兩套互不干擾的開關;split-GAL4 把 GAL4 拆成兩半(AD 與 DBD),兩半都在的細胞才有作用(e-split-gal4)。基因型寫「X/+」表示只帶一個品系的對照組。
- 活化與阻斷工具:CsChrimson 照紅光讓神經元放電(e-cschrimson);P2X2 遇到 ATP 讓神經元放電(e-p2x2);shibire^ts1(shi)升溫時暫時關掉神經元的輸出(e-shibire-ts),全程維持低溫的「允許溫度對照」用來排除品系本身的效果。
- 讀數與製備:ΔF/F0=螢光相對刺激前基線的變化比例(0.5=亮了 50%),以遇鈣變亮的 GCaMP 量神經元活動(e-gcamp);離體=把腦取出泡在養液裡做實驗(c-ex-vivo-explant),活體=活果蠅固定後打開頭殼看。
- 標記:※ 推論=本庫推得、原文沒明說;?待查=要靠其他資料確認;「從圖判讀」=從圖上估讀的值;「text.txt 第 N 行」=本庫保存的論文全文文字檔的行號;「該頁」指表格同一列的來源頁。
是什麼
Janelia 研究園區的一套行為裝置:一個扁平的圓形小場地,分成四個象限,每個象限可以各自吹入不同的氣味,整個場地可以照紅光。約 20 隻果蠅在裡面自由走動;訓練時用紅光活化帶有 e-cschrimson 的多巴胺神經元,代替電擊或糖(見 c-us-substitution);測驗時兩個對角象限吹氣味 A、另兩個吹氣味 B,用攝影機數果蠅待在哪邊。依 Aso 2016,它的好處是不必搬動果蠅、也不必改變溫度,就能反覆訓練與測驗。Aso 2016 的方法說它依四象限嗅覺計(Pettersson 1970、Vet et al. 1983)設計,先前在 Aso et al. 2014b 與 Hige et al. 2015 簡述過,所以本庫兩篇用的是同一系列的裝置。它與 e-t-maze(兩臂二選一)是不同的裝置。
版本與規模(依 Aso 2016)
| 項目 | 數值 |
|---|---|
| 場地 | 直徑 10 cm、高 3 mm;四個進氣管各 100 mL/min,中央抽氣 400 mL/min |
| 氣流時間 | 閥門開啟後約 2 s 氣味到達周邊,再約 3 s 充滿;換掉場內 23.5 mL 空氣約 3.5 s |
| 環境 | 25 °C、50% 濕度、暗室;約 20 隻/群 |
| 光 | 627 nm,果蠅位置 34.9 µW/mm² |
| 分數 | PI=(A 象限隻數 − B 象限隻數)÷ 總隻數,取測驗最後 30 s 平均;A 為配光的氣味,兩群互換氣味取平均 |
Hige 2015 的行為參數(光強、流程、PI 公式)都在補充資料:?待查(補充資料未取得)。數值見 numbers。
庫內誰用了它
| 來源 | 活化哪些 DAN | 量什麼 |
|---|---|---|
| s-hige-2015-heterosynaptic-plasticity | PPL1-γ1pedc(MB320C),光 500 ms × 12(從圖 7J 讀出) | 以乙酸戊酯(PA)訓練後,對 PA、乙酸丁酯、2-庚酮各對乳酸乙酯二選一,看學到的迴避是否類化到相似氣味(見 c-odor-generalization);每組 n=10 |
| s-aso-2016-dan-cell-type-rules | 六組驅動品系(含 MB320C、MB099C、MB043C 等),標準訓練 60 s 內 30 下 1 s 光 | 光與氣味的時間差掃描(十點)、訓練長度、1 日與 4 日記憶、未配對氣味或未配對 DAN 使記憶減弱、反轉學習、記憶容量 |
已知的問題
- 同一系列裝置,分數刻度看起來不同。 Aso 2016 的 PI 落在 −1 到 +1;Hige 2015 圖上的 PI 在數十(例:PA 配對約 67、不配對約 5,見 c-performance-index)。※ 推論:Hige 可能乘了 100,但它的公式在補充資料,未取得:?待查。兩篇的 PI 不要直接比數值。
- 正負號約定不同。 Hige 2015:正值=迴避受測氣味。Aso 2016:圖 1、圖 4 未改號,負值=躲配光的氣味;圖 2、3 把嫌惡型品系的 PI 乘以 −1,正值一律代表「學到了」。
- 「時間差」的零點不精確。 閥門開啟到果蠅聞到氣味有數秒延遲;Aso 2016 的 ISI 以「氣味遞送開始」為零點,沒說是閥門開啟還是氣味到達(該來源頁方法),對 ISI 接近 0 的點影響最大(見 c-cs-us-timing)。
- 飢餓狀態沒交代清楚。 Aso 2016 圖 4 明寫餓 48 小時,圖 2、3 的獎賞型品系是否先餓,PDF 沒說。
- 完整構造文件只「向 Janelia 技術移轉辦公室索取」(Aso 2016),本庫沒有。