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Dissertação

{en_GB=OptoPAD: dissecting the neuronal control of Drosophila eating habits by merging the FlyPAD with optogenetics} {} EVALUATED

Detalhes: {pt=Este projeto tem como objetivo desenvolver um novo dispositivo que consiga manipular geneticamente neurónios e investigar o comportamento alimentar da Drosophila melanogaster, utilizando optogenética. Com o propósito de construir um novo paradigma comportamental onde moscas da fruta tenham a oportunidade de escolher entre duas fontes de comida com diferentes “consequências neuronais”, usámos uma combinação do FlyPAD (“Fly Proboscis and Activity Detector” – um sistema de estudo comportamental, que deteta a interação das moscas com a comida por medidas capacitivas) com o Bonsai (uma interface visual para aquisição e processamento online de sinais). Construímos um sistema (OptoPAD) capaz de gravar o comportamento e manipular a atividade neuronal de 32 moscas em simultâneo. Este novo sistema utiliza 32 arenas do FlyPAD, onde um “RGBA LED” de alta potência ilumina cada uma das arenas. O Bonsai processa em tempo real cada sinal capacitivo proveniente de cada arena e quando o comportamento da mosca é o esperado, uma mensagem de ativação é enviada para o Arduino, levando à ativação do LED, despoletando assim a manipulação optogenética. Com este mecanismo conseguimos demonstrar que a ativação de neurónios que expressem recetores gustativos Gr5a induz comportamento apetitivo e a ativação de neurónios expressando Gr66a causa uma resposta aversiva em relação a uma fonte de comida. Este sistema permite a compreensão dos circuitos neuronais por trás da homeostasia alimentar e a manipulação em “closed-loop” de circuitos que permitam estudar comportamentos aversivos, apetitivos e antecipatórios em Drosophila. , en=The goal of this project is to develop technology to manipulate genetically identified neurons and investigate the circuit basis of behaviour in Drosophila melanogaster using optogenetics. We use a combination of the FlyPAD (Fly Proboscis and Activity Detector – a behavioural system that detects the physical interaction of flies with food by capacitive-based measurements) and Bonsai (a visual programming framework for the acquisition and online processing of data streams), in order to build a new behavioural paradigm where flies choose between two sources of food with different “neuronal consequences” depending on their actions. We built a system (OptoPAD) capable of simultaneous recording of feeding behaviour and manipulation of neuronal activity in 32 individual flies expressing different opsins. The new system makes use of a 32-arena FlyPAD system where a high-power RGBA LED illuminates each individual arena. Using Bonsai, each capacitance signal is processed in real time and when the fly behaviour matches predefined parameters, an activation message is sent to an Arduino board leading to the activation of the LED and hence triggering the desired optogenetic manipulation. Using this system we demonstrate that activation of Gr5a-positive neurons triggers appetitive behavior and activation of Gr66a-positive neurons drives aversion from food. This system allows the dissection of the circuit basis of feeding homeostasis and the closed-loop manipulation of circuits to study aversive, appetitive or anticipatory behaviours in Drosophila. }
Keywords: {pt=FlyPAD, Bonsai, optogenética, channelrhodopsin, closed-loop, en=FlyPAD, Bonsai, optogenetics, channelrhodopsin, closed-loop}

Discussão: novembro 24, 2015, 11:0