利用单感器记录与神经元示踪结合对棉铃虫主要性信息素感器内神经元投射的鉴定

【目的】鉴定雄性棉铃虫Helicoverpa armigera成虫触角性信息素感器嗅觉受体神经元的功能、形态及中枢投射路径。【方法】利用单感器记录技术记录棉铃虫嗅觉受体神经元对性信息素的反应,同时采用荧光染料作为示踪剂染色标记嗅觉受体神经元;使用免疫组织化学方法处理相应的脑组织,标记脑内触角叶的神经纤维球结构;用激光扫描共聚焦显微镜获取图像数据,使用图形软件ZEN和Amira 4.1.1进行三维结构重建。【结果】记录到雄性棉铃虫成虫触角上长毛形感器对主要性信息素成分Z11-16∶Ald产生明显的电生理反应,并成功染色标记了该感器内的嗅觉受体神经元。染色标记显示该感器内具有两个嗅觉受体神经元,其轴突通过触角神经分别投射触角叶内的云状体神经纤维球和普通神经纤维球。【结论】单感器记录与神经元示踪两技术结合能够用于鉴定昆虫触角嗅觉受体神经元的功能、形态和投射至神经纤维球的路径。与赖氨酸钴方法比较,使用荧光染料法进行神经元示踪,操作更简便,且易于进行三维空间分析,为调查棉铃虫其他嗅觉神经元的投射路径以明确外周气味受体感受与中枢系统的联系提供了有力技术支持。

5-羟色胺在粘虫视叶中的分布

【目的】解剖分析粘虫Mythimna separata成虫视叶的结构,研究5-羟色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)在视叶中的分布。【方法】采用组织包埋切片技术和免疫组织化学方法,使用突触蛋白抗体标记粘虫成虫视叶内神经髓结构,用抗5-HT血清标记5-HT;利用激光共聚焦扫描显微镜照相获取数码图像,利用图形分析软件识别神经髓结构及进行细胞体群分组与计数。【结果】粘虫成虫的视叶由视神经节层、视髓、副视髓、视小叶和视小叶板5个神经髓结构组成。免疫染色显示粘虫视叶内具有5-HT,每个视叶内约具有40个5-HT免疫标记的细胞体,这些细胞体分为3个细胞体群,位于视髓前方或腹面的内侧。视叶内所有的神经髓结构均含有5-HT免疫标记神经纤维。视神经节层的5-HT免疫标记神经纤维来自视叶的切向神经元,视髓的5-HT免疫标记神经纤维主要来自视叶的切向神经元、远心神经元和无长突神经元。视髓呈明显分层现象,主要分为3层,其中中间一层5-HT免疫标记神经纤维较密集。副视髓存在少量的5-HT免疫标记神经纤维。视小叶和视小叶板中的5-HT免疫标记神经纤维来自远心神经元,分为明显的2层,其中有少量神经纤维投射至视髓,将视小叶、视小叶板和视髓连接起来。【结论】粘虫视叶中广泛分布着5-HT免疫标记神经纤维。该研究结果为进一步研究5-HT在视觉机制中的作用奠定一定的解剖学基础。

绿盲蝽腹神经节的解剖结构

【目的】揭示绿盲蝽Apolygus lucorum腹神经节的组成结构。【方法】采用免疫组织化学染色方法,利用突触蛋白抗体对绿盲蝽成虫的腹神经节进行免疫标记,激光共聚焦扫描显微镜扫描照相获得原始数据,用图像分析软件进行标记,构建三维结构模型。【结果】绿盲蝽成虫腹神经节位于腹神经索的末端,与其前方的后胸神经节和中胸神经节紧密融合,形成后部神经节。与脑和胸神经节类似,腹神经节由周围的细胞体和内部的神经髓构成。腹神经节的神经纤维束主要包括位于腹侧的两条纵向神经连索和向两侧发出的9束神经纤维。9束神经纤维连接着9个神经原节,即富含突触联系的神经髓。这些神经原节紧密融合,无明显的边界,最后两节形成膨大的末端腹神经节。两侧的神经原节由横向的神经连锁连接起来。腹神经节外周的细胞体数量较多,排列紧密,大小一致,仅在前端背侧中间和后端腹侧中间位置分别有2个和5个体积较大的细胞体。【结论】本研究结果明确了绿盲蝽腹神经节的结构,为进一步研究昆虫的行为调控及神经系统发育和演化奠定一定的形态学基础。

黏虫触角神经元在中枢神经系统中的投射模式

昆虫的触角在探测气味分子以及调控昆虫追寻或逃避气味分子的运动中起重要的作用。分布于触角鞭节的化学感器和分布于梗节和柄节的机械感器包含探测气味分子和调节触角摆动的神经元。深入研究触角上这些感器的神经元在中枢神经系统中的投射模式,有助于研究昆虫触角在探测气味分子以及触角在调控昆虫运动中的神经调节机制。在本项研究中,我们首先采用扫描电子显微镜观察了黏虫(Mythimna separata)触角鞭节、梗节和柄节的感器,然后利用神经元荧光追踪标记法、免疫组织化学方法和激光扫描共聚焦显微镜技术研究了黏虫触角鞭节、梗节和柄节的神经元在中枢神经系统中的投射区域。研究发现黏虫触角鞭节具有大量的毛形感器和锥形感器、梗节具有Johnston’s organ和B(o|¨)hm bristle、柄节具有BShm bristle。荧光染色追踪标记结果显示,来自触角鞭节感觉神经元的神经纤维集中投射到触角叶中,遍及所有触角叶神经纤维球。少量触角鞭节感觉神经元的神经纤维向上进入侧前脑,还有部分神经纤维向下延伸经咽下神经节进入腹神经索止于中胸神经节。而来自梗节和柄节的感觉神经元的神经纤维则集中投射到触角机械感觉运动中心,少量的神经纤维向下延伸经咽下神经节进入腹神经索止于中胸神经节。这些研究结果表明黏虫不同触角感器的神经元投射区域不同,鞭节的化学感器神经元投射到嗅觉初级中枢触角叶,而梗节和柄节的机械感器神经元投射到机械感觉运动中心。少量的触角感器神经元投射到胸神经节,说明触角神经元可能直接参与调控昆虫的运动。

细胞内记录技术在棉铃虫触角叶神经元研究中的应用

细胞内记录与神经元示踪技术是鉴定昆虫神经元的电生理反应与形态结构方面的重要研究方法。在本项研究中,我们以棉铃虫触角叶神经元的细胞内记录与示踪为例,详细介绍该技术在昆虫触角叶神经元电生理信号的记录与形态结构示踪上的应用。

雄性棉铃虫触角叶编码性信息素神经元鉴定

棉铃虫是重要的农业害虫,雌雄棉铃虫间主要通过性信息素通讯实现配偶间识别和繁殖,即雌性棉铃虫释放性信息素,而雄性棉铃虫能探测和感知性信息素信息,从而寻找和定位雌性棉铃虫。由于性信息素通讯具有种特异性和高效性,常被用作性诱剂来防治害虫。深入研究雄性棉铃虫对性信息素识别的神经机制,将有助于开发新的诱剂或提高诱剂的引诱活性。触角叶是昆虫脑内的初级嗅觉中枢,能够接收,初步整合及处理来自触角感器感知的气味信息。在本项研究中,笔者以雄性棉铃虫为对象,采用细胞内记录与神经元示踪技术,免疫组织化学方法以及激光扫描共聚焦显微镜技术研究棉铃虫触角叶内嗅觉神经元的形态及其对性信息素化合物的反应。到目前,笔者共记录到136个触角叶神经元,成功染色标记了67个触角叶神经元,其中有6个神经元对性信息素有显著的电生理反应。依据形态所标记到的神经元分为四大类,即嗅觉受体神经元、局域中间神经元、投射神经元和远心神经元。对性信息素主要成分Z11-16Ald反应的神经元有4个:1个为嗅觉受体神经元,该类神经元轴突投射到触角叶扩大型纤维球复合体(MGC)内的云状体纤维球;1个为局域中间神经元,该类神经元神经分支分布于多个纤维球内,其中包括云状体纤维球;2个为投射神经元,该类神经元神经树突分布云状体纤维球,轴突通过内侧触角叶神经束进入脑的高级神经中枢。对成分Z9-14Ald反应的神经元有2个,皆为投射神经元,该类神经元树突分布在纤维球DM-P,轴突通过内侧触角叶神经束进入脑的高级神经中枢。

黑腹果蝇脑解剖结构的研究进展

黑腹果蝇Drosophila melanogaster是重要的科研模式昆虫,与其他昆虫比,黑腹果蝇脑的解剖结构研究最为详细。本文主要就黑腹果蝇脑解剖结构的研究进展进行了综述。昆虫的脑是中枢神经系统中的重要组成部分,能够统一协调体内外的一切刺激和反应,了解昆虫脑的结构为进一步研究昆虫脑功能及其对行为神经调控机制奠定了基础。