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SISTEMA OLFATIVO EN DROSOPHILA Jose Luis Perdiguero Noemí García.
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SISTEMA OLFATIVO EN DROSOPHILAJose Luis PerdigueroNoemí García
EXPERIMENTO en el LÓBULO ANTENAL de la mosca. Se visualizan las respuesta al olor de 3 tipos distintos de neuronas.Limite y especifidad del olor Sugieren: CIRCUITOS INHIBITORIOSOrigen interglomerular en las entradas Experimentación en el trabajo neuronal biológico: Muy ESCASO Hay que tener en cuenta estos PROBLEMAS: Los métodos electrofisiológicos suelen estar limitados a pocas neuronas al mismo tiempo. acceso Señales intrínsecas a neuronas tienen problemas de especifidad resolución
Sobrellevamos los problemas con una proteína: SINAPTO-PHLUORIN (spHl) • “ Sensor ” • Proporciona imágenes ópticas de la actividad sináptica (por el movimiento de la membrana y ligado a la sensibilidad al pH) • Codificado por ADN Introducirse en los animales por ingeniería genética • Expresión adaptada a las neuronas de interés. • Contamos con 2 VENTAJAS: • Capacidad de atribuir la actividad inequívocamente a problemas de neuronas • Mayor acceso a elementos del sistema olfativo que anteriormente eran inaccesibles a un análisis óptico directo
LOBULO ANTENAL DE LA MOSCA Projection neurons = PNs Local neurons = LNs Receptor neurons = ORNs
Observación de sinapsis entre ORNs, PNs y LNs mediante MICROSCOPIA DE ESCANER LASER DE 2 FOTONES. • Utilización de 261 moscas: • 124 con genotipo para observar las ORNs • 79 con genotipo para observar las PNs • 58 con genotipo para observar las LNs • In vivo, en reposo ¡las sinapsis del spHl son fluorescentes!
IMÁGENESDELOLOR • Pulsos de aire con olor aumentan la fluorescencia de ORNs los ligandos de olor activan un conjunto de receptores, se depolarizan las ORNs y estimulan la secreción en sinapsis. • RESPUESTAS: - específicas al olor - bilateralmente simétricas - reproducidas por varias pruebas - conservadas - independientes • A más concentración del ligando mayor respuesta del glomérulo • Eliminar palpas y antenas • Bloqueo reversible de la liberación de neurotransmisor (dynamin)
REPRESENTACIONES DEL OLOR • Se analizan las respuestas de 16 glomérulos que reciben sinapsis desde los 3 tipos de neuronas - Sinapsis de ORNs y LNs están en el lóbulo antenal - Sinapsis de PNs están en cuerpo de seta y protocerebro • Tomamos la secuencia de olores manzana-cereza-platano • Filas: Señales fluorescentes debidas a las sinapsis de las 3 clases de neuronas en los 16 glomérulos • Columnas: Color indica presencia de pulsos eléctricos debidos al olor. • A nivel de las ORNs, los glomérulos responden a: • Ningún olor ( DA1, DL1, VA3, VC1) Cereza (VA5) • 1 Olor Plátano (DC1) Manzana y Cereza (VM7) • 2 Olores Manzana y Plátano (D, DC3, DL3, DM2, VA1) Cereza y Plátano (VA2) • 3 Olores (DM3, DM6, VA7)
Respuestas de las ORNs forman agrupaciones de olores específicos misma respuesta para mismo olor. -Hay parecidas agrupaciones de olores específicos en las respuestas de las PNs -Los agrupamientos se deben al tipo de olor pero no al tipo de neurona (no demostrado) -Transmisión de información entre ORNs y PNs se produce en presencia de una inhibición generalizada de las LNs • Las respuestas de las LNs más intensas que en ORNs y PNs • Modelos de actividad de LNs contienen suficiente información del olor para formar agrupaciones distinguibles
Los glomérulos pueden clasificarse según su actividad. Hay 4 tipos: • Reciben excitación (ORN) e inhibición (LN) • Sólo reciben inhibición • Sólo reciben excitación • No reciben ninguna de las 2 • Las representaciones del olor para ORNs y PNs fueron totalmente (manzana) o casi totalmente transportada (cereza y plátano) por glomérulos que recibieron inhibición simultanea de las LNs Las respuestas de las LNs en estos glomérulos son las mismas en todos los individuos.
ESTRUCTURA DE INERVACIÓN GLOMERULAR • Análisis de señales de Synapto-pHluorin debidas al plátano y manzana - Las secciones glomerulares se tapan con “tejas” - Estudiamos la fluorescencia en cada “teja” • En ORNs y PNs, las señales varían de amplitud de “teja” a “teja” pero no varia la relación de amplitudes glomerulo inervado por grupo homogéneo funcionalmente de ORNs y PNs con identicas propiedades. • En LNs, las señales varían de amplitud y propiedades LNs conectan glomérulos de forma que eviten mezcla de señales.
CONCLUSIONES I • 3 Clases de neuronas: LNs, ORNs y PNs (las 2 ultimas conectadas sinapticamente) • Representaciones del olor consisten en una combinación de ORNs y PNs activas e inactivas. - Son escasas a concentraciones bajas de olor. - Aumentan cuando crece la concentración de olor. - Esta combinación aumenta la probabilidad de respuesta al olor. • Cada olor es codificado por números binarios (“1” glomerulo activo, “0” glomerulo inactivo) - Distancia de Hamming: Nº de posiciones distintas de 2 números binarios - Distancia de Hamming importante para evitar errores en la detección de olor. - Aumenta la distancia a mayor concentración - Mayor distancia se corrigen más errores.
CONCLUSIONES II • Información se transmite: - Verticalmente a través de ORNs y PNs - Horizontalmente a través de LNs • Conexiones de LNs = Corazón computacional del lóbulo (llegan a distintos glomérulos) Aumentar detectabilidad de señales • LN sirve para Descodificar rasgos secundarios del estimulo aferente • Por tanto, 2 decodificadores combinatorios operan en tandem: a) Primario: Los receptores olfativos b) Secundario: Conexiones de LNs