Name: proprioception and tension receptors in crab limbs: student laboratory exercises
Uploaded: 2013-10-24T17:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 58 s
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Os autores são gratos pelas contribuições artísticas de Hyewon Cooper.

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	<li>Whitear, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chordotonal+organs+in+Crustacea.">Chordotonal organs in Crustacea.</a> Nature. 187, 522-523 (1038).</li><li>Alexandrowicz, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+comparative+anatomy+of+leg+propriocetors+in+some+decapod+Crustacea.">The comparative anatomy of leg propriocetors in some decapod Crustacea.</a> J. Mar. Biol. Assoc. U.K. 52 (3), 605-634 (1972).</li><li>Hartman, H. B., Boettiger, E. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+functional+organization+of+the+propys-dactylus+organ+in+Cancer+irroratus+Say.">The functional organization of the propys-dactylus organ in Cancer irroratus Say.</a> Comp. Biochem. 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L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regeneration+and+molting+effects+on+a+proprioceptor+organ+in+the+Dungeness+crab,+Cancer+magister.">Regeneration and molting effects on a proprioceptor organ in the Dungeness crab, Cancer magister.</a> J. Neurobiol. 25 (5), 461-471 (1994).</li><li>Hartman, H. B., Austin, W. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Proprioceptor+organs+in+the+antennae+of+Decapoda+Crustacea.">Proprioceptor organs in the antennae of Decapoda Crustacea.</a> J. Comp. Physiol. 81 (2), 187-202 (1972).</li><li>Cooper, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+sensory+processes+during+limb+regeneration+in+adult+crayfish.">Development of sensory processes during limb regeneration in adult crayfish.</a> J. Exp. Biol. 201 (Pt 11), 1745-1752 (1998).</li><li>Chung, Y. -. S., Cooper, R. M., Graff, J., Cooper, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+acute+and+chronic+effect+of+low+temperature+on+survival,+heart+rate+and+neural+function+in+crayfish+(Procambarus+clarkii)+and+prawn+(Macrobrachium+rosenbergii)+species.">The acute and chronic effect of low temperature on survival, heart rate and neural function in crayfish (Procambarus clarkii) and prawn (Macrobrachium rosenbergii) species.</a> Open J. Mol. Int. Physiol. 2 (3), 75-86 (2012).</li><li>Blundon, J. 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L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+mechanistic+action+of+carbon+dioxide+on+a+neural+circuit+and+NMJ+communication.">The mechanistic action of carbon dioxide on a neural circuit and NMJ communication.</a> Journal of Experimental Zoology. , (2013).</li><li>Bierbower, S. M., Shuranova, Z. P., Viele, K., Cooper, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sensory+systems+and+environmental+change+on+behavior+during+social+interactions.">Sensory systems and environmental change on behavior during social interactions.</a> Brain Behav. 3 (1), 4-13 (2013).</li></ol>

Os autores declaram que não têm interesses financeiros concorrentes.

O objectivo deste conjunto de experimentos é 1) para ensinar e expor os princípios fundamentais de gravações extracelular de um órgão proprioceptivo identificáveis ​​e nervo tensão e 2) de salientar a importância do mapeamento anatômico em relação à função fisiológica de sistemas sensoriais particulares. Esta abordagem experimental e os modelos animais utilizados são relativamente baratos e fáceis de conduzir, em laboratórios de ensino neurofisiologia. Os neurônios dos órgãos chordotonal são de dois tipos funcionais específicos, aqueles que respondem ao movimento e aqueles que respondem a posições estáticas. Gravações celulares solteiro a partir de uma variedade de órgãos chordotonal, não importa qual conjunto é examinada, têm mostrado que este seja o caso 3,5. De fato, os órgãos chordotonal associados às articulações antenares de lagostas revelar os mesmos dois tipos sensoriais e anatomia básica 27. Além de haver dois tipos de neurônios (movimento e positidiante), os neurônios compartilham o mesmo arranjo anatômico em seus respectivos cordões elásticos. A grande somata localizado proximalmente na costa tendem a pertencer aos neurônios sensíveis dinâmicas de movimento. Os neurônios que sinalizam posições estáticas têm pequena somata e estão localizados distalmente. Estas células são tonicamente ativo. A joint PD contém apenas um único órgão chordotonal enquanto há dois órgãos chordotonal no carpo-própodo (PB) e merus-carpo (MC) articulações. A dissecção de expor estruturas proprioceptivas em caranguejos azuis (C. sapidus) para a gravação eletrofisiológico requer uma estratégia que permite movimentos articulares a ter lugar nas posições naturais durante a gravação de neurônios sensoriais. O nervo para o músculo tensão abridor na perna curta é muito bom nervo composta por vários neurônios. A menos que se tenha o cuidado, o nervo tensão, bem como o nervo motor que inervam o músculo a ser estimulado, pode ser danificado durante o esvaziamento. Paragravações óptimas os eléctrodos de sucção têm de ser adaptados ao tamanho do nervo. As gravações são facilmente acessíveis em um laboratório estudante usando um de 30 40X microscópio ampliação de dissecação e micromanipuladores low-end. Futuros experimentos que seriam interessantes para prosseguir com os órgãos chordotonal conjuntas seria examinar os perfis estruturais e fisiológicas durante a regeneração perna em várias espécies em diferentes fases do ciclo de vida como um acompanhamento para um estudo inicial que utilizou Cancer magister 19,26 . Perguntas restantes a serem abordados são: 1) que a distribuição e organização dos neurônios regenerados dependem da idade do animal quando regenerar um membro, 2) são as projeções axonais para o CNS (cordão nervoso ventral) em um galho de regeneração funcional ou o faz levar tempo e utilização conjunta para estabelecer conexões funcionais, e 3) o que acontece com os axônios cortados proximal ao plano autotomy quando o membro é autotomized? 28 Crustáceos estar de acordo com as condições ambientais e sua temperatura circundante, mas não está claro como eles manter a coordenação dentro de um circuito neural como neurônios alteram sua atividade em resposta a mudanças de temperatura. A baixa taxa de mudança pode permitir que o animal algum tempo para aclimatação ao passo que uma mudança rápida pode not29 de 30. As alterações fisiológicas no pH ou osmolaridade devido ao metabolismo, o comportamento de 31, ou o impacto ambiental pode apresentar desafios semelhantes aos circuitos neurais envolvidos na propriocepção. Estas preparações de crustáceos são ideais para enfrentar esses tipos de problemas, porque a sua função é bem caracterizado em um nível de uma única célula. Neste protocolo, têm demonstrado a importância fisiológica dos neurônios tensão no monitoramento força gerada pelo músculo abridor. Esses receptores de tensão pode ser atribuída a sua localização dentro do apodeme usando procedimentos de coloração. Estesneurônios, como em mamíferos, detectar vigor em vários níveis e recrutar neurônios à medida que a força aumenta. A freqüência da atividade está relacionada com a freqüência de estimulação do neurônio motor até à saturação na recepção é atingido. Usando um protocolo de liberação rápida com a articulação dactylus flexionado, atividade tensão desaparece rapidamente, mas, em seguida, retorna após recuperar a tensão em uma joint totalmente estendida. Este é um procedimento experimental clássico para ilustrar a força medida pelos receptores de tensão. Vários neuromoduladores pode ser aplicado para a preparação ver como efetua o desenvolvimento de força e a resposta neuronal. Um dos aspectos importantes é a forma como as respostas neurais são processados ​​e integrados no sistema nervoso central e o seu impacto sobre a actividade de neurónios motores. As técnicas que têm mostrado permitem começar a tratar mais informações sobre a tensão (sensorial) função do circuito neuronal do nervo motor, ou seja, sinal de uma perna intacta para o gânglio e de voltapara o músculo. Os procedimentos de coloração demonstrados são a chave para a compreensão da fisiologia dos neurônios sensoriais que inervam órgãos proprioceptivos. Disposição anatómica dos neurónios baseados em função do tamanho e da soma são semelhantes em vários órgãos chordotonal dentro das pernas de caranguejo. Não se sabe se os arranjos neuronais semelhantes também são encontrados em outras espécies de crustáceos e insetos. Combinando gravações fisiológicas a partir de células individuais e mapear a localização permite relações de função estrutura direta. A preservação de longo prazo da disposição anatômica com CoCl 2 marcação e fixação permite repetidamente fazer medidas e avaliar o arranjo estrutural. Propriocepção e recepção da tensão dos músculos do esqueleto são modalidades sensoriais que permitem comportamentos coordenadas e as respostas ao ambiente externo e interno para animais articulados em uma variedade de configurações do músculo esqueléticos. O órgão receptor muscular no abdômen do lagostim é uma outra preparação bem documentado (ver o Projeto Crawdad; <a href="http://www.crawdad.cornell.edu/">http://www.crawdad.cornell.edu/</a> ) para fins de ensino de propriocepção com apenas dois neurônios por hemi-segmento abdominal 23 . Ser capaz de gravar a partir de neurônios individuais para feixes de nervos sensoriais fornece mais detalhes que ajudam na compreensão dos princípios básicos da recepção sensorial. Estas preparações de crustáceos relativamente simples permitem abordar aspectos fundamentais da propriocepção e monitoramento de tensão, com o potencial para determinar os circuitos neurais que permitem a integração centro de insumos proprioceptivos e outros sensoriais 9-12, 32, 33.

A propriocepção é a sensação de posição dos membros e movimento que permite que o comportamento motor coordenada. Propriocepção consistem em posição (estático) e movimento (cinestésicas) receptores. Em insetos e crustáceos, os órgãos chordotonal são as estruturas que fornecem essas informações para o SNC 1. Nem todos os órgãos chordotonal abrangem um conjunto, mas eles ainda podem monitorar movimentos articulares devido ao seu apego às apodemes (tendão como estruturas), que abrangem todo o conjunto e se movem em associação com o músculo esquelético e articulação conjunta. Pernas de caranguejo tem seis articulações, cada uma tendo um ou dois órgãos chordotonal 2. Normalmente, um órgão chordotonal tem 60-100 ou mais neurônios sensoriais embutidos dentro de um fio elástico, neurônios que sinalizam posição conjunta estática, direção e velocidade do movimento 3-6. A entrada a partir de órgãos chordotonal em cada junta e perna é então processado centralmente permitindo movimentos coordenados dos animais. <p class="jove_content"&gt; As forças que produzem os músculos da perna durante as contrações isométricas e isotônicas são detectados por receptores de tensão associados com as fibras musculares e seus anexos a apodemes7-9. Nos protocolos de curta perna de crustáceos que se seguem apresentamos metodologia para gravações de neurônios sensoriais primários que monitoram a propriocepção e os neurônios que respondem a forças geradas por fibras musculares. Também é apresentada uma técnica para activar os movimentos das pernas e quantificar a geração de forças, bem como técnicas de anatómicas que podem ser utilizados para caracterizar o arranjo destas estruturas do sistema nervoso periférico. Os procedimentos demonstrados abaixo permitem a análise estrutural e funcional dos neurónios que enervam os dois tipos de receptores em relação à sua localização sobre um fio elástico e chordotonal apodeme. Para ilustrar, usamos o propodite-dactylopodite (PD) órgão chordotonal, o órgão que abrange o segmento mais distal da perna de caranguejo 3.Embora estudos eletrofisiológicos detalhados começou na década de 1930 e ainda estão sendo realizadas hoje, alguns aspectos tornaram-se conhecidos sobre as conexões segmentares de proprioceptores nas diversas articulações e seus papéis no controle coordenado de muscles10-16. Estabelecer a relação estrutura-função entre os órgãos proprioceptivos, músculos e do sistema nervoso irá ainda ajudar a definir esses papéis. Por exemplo, a rotulagem do somata e terminações distais dos neurônios tensão inseridos no apodeme irá revelar sua localização em relação às fibras musculares 8,17-21. Apresentamos três técnicas de coloração para as pernas de crustáceos que podem ser utilizados na investigação ou laboratórios acadêmicos. Coloração azul de metileno fornece o contraste adequado para músculos e nervos e é recomendado como uma técnica simples para os alunos aprenderem anatomia. Labs, que têm configurações de microscopia de fluorescência pode realizar a coloração mais neuronal selectiva expondo brevemente o nervos para o corante vital 4-di-2-ASP. A terceira alternativa é CoCl 2 aterramento, que mancha e corrige os neurônios, e não necessita de imagens de fluorescência. Embora seja trabalho e tempo intensivo, este processo de coloração dá alto contraste e especificidade para os nervos que são preenchidos. Juntas, essas técnicas podem ser usadas para comparar vários órgãos chordotonal, não apenas dentro de um membro ou entre os membros, mas também entre outros crustáceos e insetos espécies 20-22. Caranguejos azuis (C. sapidus) usados ​​em gravações fisiológicas e para a coloração anatômica estão prontamente disponíveis em todo a fronteira sul e sudeste dos Estados Unidos. Esta espécie serve como um representante dos arranjos nervosas chordotonal e tensão encontrados na maioria dos caranguejos. Laboratórios na costa oeste vai preferir usar o muito maior caranguejo Dungeness (magister Câncer) para estes experimentos.

<table><tbody><tr><td>Sylgard</td><td>Dow Corning</td><td>182 silicone kit</td><td></td></tr><tr><td>NaCl</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S7653</td><td></td></tr><tr><td>KCl</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P9333</td><td></td></tr><tr><td>CaCl&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>C5670</td><td></td></tr><tr><td>HEPES acid</td><td>Sigma</td><td>3375</td><td>Free acid, crystalline</td></tr><tr><td>HEPES base</td><td>Sigma</td><td></td><td></td></tr><tr><td>D-Glucose</td><td>Sigma</td><td>G7021</td><td></td></tr><tr><td>MgSO&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;&amp;bull;7H&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;O</td><td>Sigma</td><td>M2643</td><td></td></tr><tr><td>Na&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;SO&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;&amp;bull;10H&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;O</td><td>Sigma</td><td>246980</td><td></td></tr><tr><td>Bouin&amp;rsquo;s solution fixative</td><td>Sigma</td><td>HT10-1-32</td><td>Caution: Hazardous material (Special shipping cost required)</td></tr><tr><td>CoCl&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;</td><td>Sigma</td><td></td><td>Caution: Hazardous material. Please follow proper disposal according to local and federal regulations.</td></tr><tr><td>Methylene blue chloride</td><td>Matheson Co., Inc</td><td>Basic Blue 9, C.I. 52015</td><td></td></tr><tr><td>4-Di-2-ASP</td><td>Molecular Probes</td><td></td><td>4-(4-diethylaminostyryl)-N-methylpyridinium iodide</td></tr><tr><td>Bleach</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td>To chloride silver wire</td></tr><tr><td>NaOH</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>221465</td><td>To adjust pH</td></tr><tr><td>HCl</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>H1758</td><td>To adjust pH</td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Materials</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Dissecting tools</td><td>World Precision Instruments</td><td>assortment</td><td></td></tr><tr><td>Intracellular electrode probe</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Faraday cage</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Insect Pins</td><td>Fine Science Tools, Inc</td><td>26001-60</td><td></td></tr><tr><td>Dissecting microscope (100X)</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Fiber optic lamp</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Small adjustable mirror</td><td></td><td></td><td>To direct light beam toward the preparation.</td></tr><tr><td>Glass electrodes</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>CLS7095B5X</td><td>Box of 200, suction electrodes</td></tr><tr><td>Micromanipulator</td><td>World Precision Instruments</td><td>MD4-M3-R</td><td>Can fix for base or on a metal rod</td></tr><tr><td>Raised preparation stand</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Silver wire (10/1,000 inch)</td><td>A-M Systems</td><td>782500</td><td></td></tr><tr><td>Computer</td><td>Any company</td><td></td><td></td></tr><tr><td>AC/DC differential amplifier</td><td>A-M Systems</td><td>Model 3000</td><td></td></tr><tr><td>PowerLab 26T</td><td>AD Instruments</td><td>27T</td><td></td></tr><tr><td>Force transducer</td><td>AD Instruments</td><td>0-50g</td><td>MLTF050/ST</td></tr><tr><td>Head stage</td><td>AD Instruments</td><td></td><td>Comes with AC/DC amplifier</td></tr><tr><td>LabChart7</td><td>AD Instruments</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Electrical leads</td><td>Any company</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Glass tools</td><td>Make yourself</td><td></td><td>For manipulating nerves</td></tr><tr><td>Cable and connectors</td><td>Any company</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Pipettes with bulbs</td><td>Fisher Scientific</td><td>13-711-7</td><td>Box of 500</td></tr><tr><td>Beakers</td><td>Any company</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Wax or modeling clay</td><td>Any company or local stores</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Stimulator</td><td>Grass Instruments</td><td>SD9 or S88</td><td></td></tr><tr><td>Plastic tip for suction electrode</td><td>Local hardware store (Watt&amp;rsquo;s brand)</td><td>&amp;frac14; inch OD x 0.170 inch ID</td><td>Cut in small pieces. Pull out over a flame and cut back the tip to the correct size</td></tr></tbody></table>

proprioception and tension receptors in crab limbs: student laboratory exercises

O principal objetivo desses procedimentos é o de demonstrar para fins de ensino e pesquisa como gravar a atividade dos neurônios sensoriais primários vivendo responsáveis ​​pela propriocepção como eles estão detectando posição conjunta e movimento, e tensão muscular. A atividade elétrica de proprioceptores crustáceos e receptores de tensão é gravado por instrumentação neurofisiológica básico, e um transdutor é usado para medir simultaneamente força que é gerada pela estimulação de um nervo motor. Além disso, demonstramos como marcar os neurônios para uma rápida avaliação de sua disposição anatômica ou para fixação permanente. Coloração revela organização anatômica que é representante de órgãos chordotonal na maioria dos crustáceos. Comparando as respostas nervosas tensão às respostas proprioceptivo é uma ferramenta de ensino eficaz na determinação de como estes neurónios sensoriais são funcionalmente definidos como a anatomia e está correlacionada com a função. Três técnicas de coloraçãosão apresentados permitindo aos pesquisadores e instrutores para escolher um método que é ideal para o seu laboratório.

Quando o órgão de DP é estirada, estendendo totalmente o conjunto, a actividade do nervo PD é robusta durante o movimento, conforme mostrado para o primeiro segundo a Figura 10. Alguma actividade permanece enquanto é ainda mantida na posição de aberta. Esta atividade é a partir dos neurônios sensíveis à posição estáticos (segunda metade da gravação mostra a Figura 10). Movimento evoca uma resposta durante o deslocamento, e o disparo é principalmente presente durante o alongamento da cadeia chordotonal (Figura 11). Uma análise mais aprofundada dos picos podem ser prontamente abordado por triagem as amplitudes relativas. Esta é uma abordagem para demonstrar diferentes populações de neurônios sensoriais sendo recrutados para posições ou tipos de movimentos 5. Amplitudes típicas variam 0,25-1,5 mV, mas esses valores estão dependentes da resistência (isto é, aperto) da vedação do eléctrodo de sucção. A freqüência de picos de tele várias faixas de tamanho também pode ser representado graficamente para análise. Forças geradas pelo músculo abertura no que diz respeito à frequência de estimulação pode ser comparado pela sobreposição dos respectivos vestígios de tempo de tensão em cima umas das outras (Figuras 13A e B). Isto também pode ser realizado para cada posição de articulação em cada dada frequência de estimulação. Actividade do nervo tensão pode então ser correlacionado com a quantidade de força relativa gerada em cada frequência de estimulação, e para cada posição de articulação. Como no nervo PD, uma variedade de amplitudes de pico são vistas em resposta à contracção do músculo do abridor (Figura 13C). Arranjo anatômica de neurônios na perna curta é claramente observado com a coloração azul de metileno (Figura 14). Observe o fio e tensão neurônio chordotonal elástica que fica perto da apodeme. Vários somata com diferentes diâmetros umd locais específicos também são visíveis nesta figura. O curso total do nervo e tensão nervosa motora maca são mostrados na Figura 15. Neurónios individuais do nervo PD são mostrados com maior contraste, utilizando 4-Di-2-ASP (Figura 16) e CoCl2 (Figura 17) Backfill técnicas. Em alta ampliação das terminações sensoriais pode ser visto dentro dos scolopales de apoio (Figura 16B) 21,22,26. <img alt="Figura 10" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51050/51050fig10.jpg" width="500px" /> Figura 10. Mova e mantenha a 0 °. Os neurônios dinâmicos são robustos em disparo durante o movimento e picos de neurônios sensíveis estáticos estão presentes, enquanto o conjunto é mantido aberto. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/51050/51050fig10highres.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver a imagem ampliada &lt;</a>/ A&gt;. <img alt="Figura 11" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51050/51050fig11.jpg" width="500px" /> Figura 11. Rápida aberta e fechamento de totalmente flexionado na posição estendida (90-0 º). <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/51050/51050fig11highres.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver a imagem ampliada</a> . <img alt="Figura 12" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51050/51050fig12.jpg" width="500px" /> Figura 12. Picos extracelulares gravados a partir do nervo PD. A junta está totalmente estendido e, em seguida, moveu-se rapidamente para um ½ posição de flexão e, em seguida, realizou ainda. Observe a atividade durante o movimento e diminuição da atividade, quando estático. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/51050/51050fig12highres.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver ampliado ima</a>ge. <img alt="Figura 13" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51050/51050fig13.jpg" width="500px" /> Figura 13. As forças relativas que são desenvolvidos com a articulação totalmente flexionado e estimulado nas várias freqüências. (A) os traços de tensão em tempo do transdutor de força são mostrados com cada freqüência de estimulação. (B) Os traços no painel A são sobrepostas em cores diferentes para facilitar a comparação. (C) em tempo de tensão vestígios de atividade elétrica gravados a partir do nervo tensão quando o nervo motor foi estimulada a 80 Hz. Nota do padrão regular dos artefactos do estímulo em comparação com a actividade neuronal. Além disso, observe as várias amplitudes das respostas neurais. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/51050/51050fig13highres.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver a imagem ampliada</a> . Figura 14. Metileno mancha azul da preparação curta perna. Somas individuais são mostrados com suas terminações sensoriais projetando para o fio elástico. Perto do apodeme um neurônio tensão é mostrado. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/51050/51050fig14highres.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver a imagem ampliada</a> . <img alt="Figura 15" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51050/51050fig15.jpg" width="500px" /> Figura 15. O nervo tensão decorrente da extremidade distal (setas vermelhas) e juntando-se o nervo motor (seta verde). <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/51050/51050fig15highres.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver a imagem ampliada</a> . Figura 16. (A) Um back-preenchimento do nervo PD em Cancer magister com 4-Di-2-ASP. (B) Maior aumento de terminações sensoriais. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/51050/51050fig16highres.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver a imagem ampliada</a> . <img alt="Figura 17" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51050/51050fig17.jpg" width="500px" /> Figura 17. Os neurónios que foram preenchidos com CoCl2 e processados ​​(A). Esboço rastreada da preparação manchado mostrado (B). <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/51050/51050fig17highres.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver a imagem ampliada</a> . <table border="0" cellpadding="0" cellspacing = &quot;0&quot; width = &quot;392&quot;&gt; <colgroup><col /><col /></colgroup><tbody><tr height="21"><td height="21" style="height:21px;width:235px;"> Salina </td><td style="width:157px;"> g / L </td></tr><tr height="20"><td height="20" style="height:20px;width:235px;"> NaCl </td><td style="width:157px;"> 27.29 </td></tr><tr height="20"><td height="20" style="height:20px;width:235px;"> KCl </td><td style="width:157px;"> 0,81 </td></tr><tr height="26"><td height="26" style="height:26px;width:235px;"> MgSO 4 • 7H 2 O </td><td style="width:157px;"> 4,81 </td></tr><tr height="26"><td height="26" style="height:26px;width:235px;"> CaCl 2 2H 2 O • </td><td style="width:157px;"> 1.85 </td></tr><tr height="26"><td height="26" style="height:26px;width:235px;"> Na 2 SO 4 • 10H 2 O </td><td style="width:157px;"> 0,97 </td></tr><tr height=&quot;20&quot;&gt; <td height="20" style="height:20px;width:235px;"> Dextrose (D-glicose) </td><td style="width:157px;"> 1.982 </td></tr><tr height="20"><td height="20" style="height:20px;width:235px;"> Ácido HEPES </td><td style="width:157px;"> 0,476 </td></tr><tr height="20"><td height="20" style="height:20px;width:235px;"> HEPES sal </td><td style="width:157px;"> 2.08 </td></tr><tr height="40"><td height="40" style="height:40px;width:235px;"> Ajustar a pH 8,1 com NaOH ou HCl </td><td style="width:157px;"></td></tr></tbody></table> Tabela 1. Receitas para caranguejo salina.

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Propriocepção e receptores de tensão em membros de caranguejo | Neurociência | Vídeo

Proprioception and Tension Receptors in Crab Limbs: Student Laboratory Exercises

Técnicas fisiológicas e anatômicas são demonstrados para lidar com a função e estrutura para proprioceptores articulares e receptores de tensão muscular em membros de passeio de crustáceos.

Propriocepção e tensão Receptores em Caranguejo Limbs: Exercícios Laboratório Student

The primary purpose of these procedures is to demonstrate for teaching and research purposes how to record the activity of living primary sensory neurons ...

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25.1K visualizações.  University of Kentucky.  Técnicas fisiológicas e anatômicas são demonstrados para lidar com a função e estrutura para proprioceptores articulares e receptores de tensão muscular em membros de passeio de crustáceos. 

Vídeo: Proprioception and Tension Receptors in Crab Limbs: Student Laboratory Exercises

Combining Behavioral Endocrinology and Experimental Economics: Testosterone and Social Decision Making

Behavioral endocrinological research in humans as well as in animals suggests that testosterone plays a key role in social interactions. Studies in rodents have shown a direct link between testosterone and aggressive behavior1 and folk wisdom adapts these findings to humans, suggesting that testosterone induces antisocial, egoistic or even aggressive behavior2. However, many researchers doubt a direct testosterone-aggression link in humans, arguing instead that testosterone is primarily involved in status-related behavior3,4. As a high status can also be achieved by aggressive and antisocial means it can be difficult to distinguish between anti-social and status seeking behavior.
We therefore set up an experimental environment, in which status can only be achieved by prosocial means. In a double-blind and placebo-controlled experiment, we administered a single sublingual dose of 0.5 mg of testosterone (with a hydroxypropyl-&beta;-cyclodextrin carrier) to 121 women and investigated their social interaction behavior in an economic bargaining paradigm. Real monetary incentives are at stake in this paradigm; every player A receives a certain amount of money and has to make an offer to another player B on how to share the money. If B accepts, she gets what was offered and player A keeps the rest. If B refuses the offer, nobody gets anything. A status seeking player A is expected to avoid being rejected by behaving in a prosocial way, i.e. by making higher offers.
The results show that if expectations about the hormone are controlled for, testosterone administration leads to a significant increase in fair bargaining offers compared to placebo. The role of expectations is reflected in the fact that subjects who report that they believe to have received testosterone make lower offers than those who say they believe that they were treated with a placebo. These findings suggest that the experimental economics approach is sensitive for detecting neurobiological effects as subtle as those achieved by administration of hormones. Moreover, the findings point towards the importance of both psychosocial as well as neuroendocrine factors in determining the influence of testosterone on human social behavior.

The procedure described in this protocol shows that testosterone administration and folk beliefs about testosterone may be associated with directly opposed social behaviors.

Combinando Behavioral Endocrinologia e Economia Experimental: Decisão da testosterona e Social Fazendo

Behavioral endocrinological research in humans as well as in animals suggests that testosterone plays a key role in social interactions. Studies in ...

Neurociência

Physiological Recordings of High and Low Output NMJs on the Crayfish Leg Extensor Muscle

We explain in detail how to expose and conduct electrophysiological recordings of synaptic responses for high (phasic) and low (tonic) output motor neurons innervating the extensor muscle in the walking leg of a crayfish. Distinct differences are present in the physiology and morphology of the phasic and tonic nerve terminals. The tonic axon contains many more mitochondria, enabling it to take a vital stain more intensely than the phasic axon. The tonic terminals have varicosities, and the phasic terminal is filiform. The tonic terminals are low in synaptic efficacy but show dramatic facilitated responses. In contrast, the phasic terminals are high in quantal efficacy but show synaptic depression with high frequency stimulation. The quantal output is measured with a focal macropatch electrode placed directly over the visualized nerve terminals. Both phasic and tonic terminals innervate the same muscle fibers, which suggests that inherent differences in the neurons, rather than differential retrograde feedback from the muscle, account for the morphological and physiological differentiation.

This article demonstrates how to conduct electrophysiological recordings of synaptic responses on the extensor muscle in the walking leg of a crayfish and how the nerve terminals are visualized to show the gross morphological differences of high- and low-output nerve terminals.

Gravações fisiológicos de NMJs Output High and Low no músculo extensor Crayfish Leg

We explain in detail how to expose and conduct electrophysiological recordings of synaptic responses for high (phasic) and low (tonic) output motor ...

Membrane Potentials, Synaptic Responses, Neuronal Circuitry, Neuromodulation and Muscle Histology Using the Crayfish: Student Laboratory Exercises

The purpose of this report is to help develop an understanding of the effects caused by ion gradients across a biological membrane. Two aspects that influence a cell's membrane potential and which we address in these experiments are: (1) Ion concentration of K+ on the outside of the membrane, and (2) the permeability of the membrane to specific ions. The crayfish abdominal extensor muscles are in groupings with some being tonic (slow) and others phasic (fast) in their biochemical and physiological phenotypes, as well as in their structure; the motor neurons that innervate these muscles are correspondingly different in functional characteristics. We use these muscles as well as the superficial, tonic abdominal flexor muscle to demonstrate properties in synaptic transmission. In addition, we introduce a sensory-CNS-motor neuron-muscle circuit to demonstrate the effect of cuticular sensory stimulation as well as the influence of neuromodulators on certain aspects of the circuit. With the techniques obtained in this exercise, one can begin to answer many questions remaining in other experimental preparations as well as in physiological applications related to medicine and health. We have demonstrated the usefulness of model invertebrate preparations to address fundamental questions pertinent to all animals.

The experiments demonstrate an easy approach for students to gain experience in examining muscle structure, synaptic responses, the effects of ion gradients and permeability on membrane potentials. Also, a sensory-CNS-motor-muscle circuit is presented to show a means to test effects of compounds on a neuronal circuit.

Potenciais de membrana, Responses Synaptic, circuitos neuronais, neuromodulação e Histologia Muscle Usando a lagosta: Exercícios Laboratório Student

The purpose of this report is to help develop an understanding of the effects caused by ion gradients across a biological membrane. Two aspects that ...

Muscle Receptor Organs in the Crayfish Abdomen: A Student Laboratory Exercise in Proprioception 

The primary purpose of this experiment is to demonstrate primary sensory neurons conveying information of joint movements and positions as proprioceptive information for an animal. An additional objective of this experiment is to learn anatomy of the preparation by staining, dissection and viewing of neurons and sensory structures under a dissecting microscope. This is performed by using basic neurophysiological equipment to record the electrical activity from a joint receptor organ and staining techniques. The muscle receptor organ (MRO) system in the crayfish is analogous to the intrafusal muscle spindle in mammals, which aids in serving as a comparative model that is more readily accessible for electrophysiological recordings. In addition, these are identifiable sensory neurons among preparations. The preparation is viable in a minimal saline for hours which is amenable for student laboratory exercises. The MRO is also susceptible to neuromodulation which encourages intriguing questions in the sites of modulatory action and integration of dynamic signals of movements and static position along with a gain that can be changed in the system.

Muscle Receptor Organs in the Crayfish Abdomen: A Student Laboratory Exercise in Proprioception

The primary purpose of this experiment is to understand how primary sensory neurons convey information of joint movements and positions as proprioceptive information for an animal. An additional objective of this report is present the anatomy of the preparation by dissection and viewing of neurons under a dissecting microscope.

Muscular órgãos receptores no abdômen Crayfish: Um Exercício em Laboratório Student Propriocepção

The primary purpose of this experiment is to demonstrate primary sensory neurons conveying information of joint movements and positions as proprioceptive ...

Physiological Experimentation with the Crayfish Hindgut: A Student Laboratory Exercise

The purpose of the report is to describe dissection techniques for preparing the crayfish hindgut and to demonstrate how to make physiological recordings with a force transducer to monitor the strength of contraction. In addition, we demonstrate how to visually monitor peristaltic activity, which can be used as a bioassay for various peptides, biogenic amines and neurotransmitters. This preparation is amenable to student laboratories in physiology and for demonstrating pharmacological concepts to students. This preparation has been in use for over 100 years, and it still offers much as a model for investigating the generation and regulation of peristaltic rhythms and for describing the mechanisms underlying their modulation. The pharmacological assays and receptor sub-typing that were started over 50 years ago on the hindgut still contribute to research today. This robust preparation is well suited to training students in physiology and pharmacology.

In this report we demonstrate techniques that can be used to investigate the biology of the crayfish hindgut. We show how to dissect a crayfish abdomen and study the associated anatomy, physiology and modulation of activity. The peristaltic activity and strength of contractions are measured using a force transducer.

Experimentação fisiológicas com o intestino posterior Crayfish: Um Exercício Laboratório de Student

The purpose of the report is to describe dissection techniques for preparing the crayfish hindgut and to demonstrate how to make physiological recordings ...

Assaying Surface Expression of Chemosensory Receptors in Heterologous Cells

The vivid world of odors is recognized by the sense of olfaction. Olfaction in mice is mediated by a repertoire of about 1200 G Protein Coupled Receptors (GPCRs) 1 that are postulated to bind volatile odorant molecules and converting the extracellular signal into an intracellular signal by coupling with G protein G&alpha;olf. Binding of the odorants to the receptors is thought to follow a combinatorial rule, that is, one odorant may bind several receptors and one receptor may bind several odorants to varying degrees 2. Biochemical, signaling and ligand binding studies have been conveniently carried out for most GPCRs using heterologous cells. However use of heterologous cells for study of odorant receptors, was precluded for a long time since on transfection they failed to export to the surface. Saito et al have demonstrated single membrane pass Receptor Transporting Protein (RTP) family chaperones show enhanced expression in the olfactory sensory neurons and act as chaperones to traffic odorant receptors to the surface in heterologous cells, when co transfected together 3. To carry out biochemical assays for receptors using heterologous cells, one must first determine if the receptor shows robust surface expression in the cell line. This can be assayed by overexpressing the receptors with the chaperone RTP1S followed by live cell staining to fluorescently label the extracellular domain or a tag in the extracellular domain exclusively. Here we demonstrate a protocol to carry out live cell staining that can be used to detect odorant receptors on the surface of HEK293T cells conveniently. In addition, it may also be used to assay for surface expression of other chemosensory receptors or GPCRs.

Here we demonstrate a protocol to carry out live cell staining that can be used to detect odorant receptors on the surface of HEK293T cells conveniently. In addition, it may also be used to assay for surface expression of other chemosensory receptors or GPCRs.

Assaying Expressão de Receptores de superfície chemosensory em células heterólogas

The vivid world of odors is recognized by the sense of olfaction. Olfaction in mice is mediated by a repertoire of about 1200 G Protein Coupled Receptors ...

Studying the Neural Basis of Adaptive Locomotor Behavior in Insects

Studying the neural basis of walking behavior, one often faces the problem that it is hard to separate the neuronally produced stepping output from those leg movements that result from passive forces and interactions with other legs through the common contact with the substrate. If we want to understand, which part of a given movement is produced by nervous system motor output, kinematic analysis of stepping movements, therefore, needs to be complemented with electrophysiological recordings of motor activity. The recording of neuronal or muscular activity in a behaving animal is often limited by the electrophysiological equipment which can constrain the animal in its ability to move with as many degrees of freedom as possible. This can either be avoided by using implantable electrodes and then having the animal move on a long tether (i.e. Clarac et al., 1987; Duch &amp; Pfl&uuml;ger, 1995; B&ouml;hm et al., 1997; Gruhn &amp; Rathmayer, 2002) or by transmitting the data using telemetric devices (Kutsch et al, 1993; Fischer et al., 1996; Tsuchida et al. 2004; Hama et al., 2007; Wang et al., 2008). Both of these elegant methods, which are successfully used in larger arthropods, often prove difficult to apply in smaller walking insects which either easily get entangled in the long tether or are hindered by the weight of the telemetric device and its batteries. In addition, in all these cases, it is still impossible to distinguish between the purely neuronal basis of locomotion and the effects exerted by mechanical coupling between the walking legs through the substrate. One solution for this problem is to conduct the experiments in a tethered animal that is free to walk in place and that is locally suspended, for example over a slippery surface, which effectively removes most ground contact mechanics. This has been used to study escape responses (Camhi and Nolen, 1981; Camhi and Levy, 1988), turning (Tryba and Ritzman, 2000a,b; Gruhn et al., 2009a), backward walking (Graham and Epstein, 1985) or changes in velocity (Gruhn et al., 2009b) and it allows the experimenter easily to combine intra- and extracellular physiology with kinematic analyses (Gruhn et al., 2006).
We use a slippery surface setup to investigate the timing of leg muscles in the behaving stick insect with respect to touch-down and lift-off under different behavioral paradigms such as straight forward and curved walking in intact and reduced preparations.

We describe a method to record motor activity, timed to the electrically recorded tarsal contact signal in a tethered insect, walking on a slippery surface. This is used to study the neural basis of adaptive behavior under reduced influence of mechanical interaction between legs through the substrate.

Estudando a base neural do Comportamento Locomotor Adaptive em Insetos

Studying the neural basis of walking behavior, one often faces the problem that it is hard to separate the neuronally produced stepping output from those ...

Using the Horseshoe Crab, Limulus Polyphemus, in Vision Research

The American horseshoe crab, Limulus Polyphemus is one of the oldest creatures on earth, and the animal continues to play an indispensable role in biomedical research. Not only does their blood contain special cells that scientists use to detect bacteriotoxins in our medicines, but their eyes also contain a neural network that has provided much insight about physiological processes operating in our visual system, such as light adaptation and lateral inhibition. The horseshoe crab remains an attractive model for vision research because the animal is large and hardy for an invertebrate, its retinal neurons are big and easily accessible, its visual system is compact and extensively studied, and its visual behavior is well defined. Moreover, the structure and function of the eyes are modulated on a daily basis by a circadian clock in the animal s brain. In short, the visual system of horseshoe crabs is simple enough to be understood yet complex enough to be interesting.
In this video we present three electrophysiological paradigms for investigating the neural basis of vision that can be performed in vivo with Limulus. They are electroretinogram recording, optic nerve recording, and intraretinal recording. Electroretinogram (ERG) recordings measure with a surface electrode the summed electrical response of all cells in the eye to a flash of light. They can be used to monitor the overall sensitivity of the eye for prolong periods of time. Optic nerve recordings measure the spiking activity of single nerve fibers with an extracellular microsuction electrode. They can be used to study visual messages conveyed from the eye to the brain as well as circadian-clock messages fed back from the brain to the eye. Intraretinal recordings measure with an intracellular microelectrode the voltage fluctuations induced by light in individual cells of the eye. They can be used to elucidate cellular mechanisms of retinal processing.

Using the Horseshoe Crab, Limulus Polyphemus, in Vision Research

In this video we perform electroretinogram recording, optic nerve recording, and intraretinal recording with the American horseshoe crab, Limulus Polyphemus. These electrophysiological paradigms can be used for investigating the neural basis of vision in a research or teaching lab.

Usando o caranguejo-ferradura, Limulus Polyphemus, Em Vision Research

The American horseshoe crab, Limulus Polyphemus is one of the oldest creatures on earth, and the animal continues to play an indispensable role in ...

Biologia

Historical View and Physiology Demonstration at the NMJ of the Crayfish Opener Muscle

Here we present some of the key important discoveries made with the opener neuromuscular (NMJ) preparation of crustaceans and illustrate that there is still much to learn from this model preparation. In understanding the history one can appreciate why even today this NMJ still offers a rich playground to address questions regarding pre- and post-synaptic function and plasticity. The viability and ease of access to the terminal for intracellular as well as extracellular electrophysiology and imaging are significant advantages. The mechanisms behind the modulation of vesicular kinetics and fusion within the high- and low-output terminals are begging for investigation. The preparation also offers a testable model system for computational assessments and manipulations to examine key variables in theoretical models of synaptic function, for example calcium dynamics during short-term facilitation. The synaptic complexity of active zone and statistical nature of quantal release is also an open area for future investigation both experimentally and computationally.

The opener muscle of the crayfish leg is presented for its historical importance and experimental versatility in muscle phenotype, synaptic physiology and plasticity.

Ver histórico e demonstração Fisiologia da MNJ da Muscle Opener Crayfish

Here we present some of the key important discoveries made with the opener neuromuscular (NMJ) preparation of crustaceans and illustrate that there is ...

Modeling Biological Membranes with Circuit Boards and Measuring Electrical Signals in Axons: Student Laboratory Exercises

This is a demonstration of how electrical models can be used to characterize biological membranes. This exercise also introduces biophysical terminology used in electrophysiology. The same equipment is used in the membrane model as on live preparations. Some properties of an isolated nerve cord are investigated: nerve action potentials, recruitment of neurons, and responsiveness of the nerve cord to environmental factors.

This is a demonstration of how biological membranes can be understood using electrical models. We also demonstrate procedures for recording action potentials from the ventral nerve cord of the crayfish for student orientated laboratories.

Modelagem de Membranas Biológicas, com placas de circuito e medição de sinais elétricos em Axônios: Exercícios Laboratório Student

This is a demonstration of how electrical models can be used to characterize biological membranes. This exercise also introduces biophysical terminology ...