SISTEMA OLFATIVO EN DROSOPHILA Jose Luis Perdiguero Noemí García

1. SISTEMA OLFATIVO EN DROSOPHILAJose Luis PerdigueroNoemí García

2. 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

3. 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

4. LOBULO ANTENAL DE LA MOSCA Projection neurons = PNs Local neurons = LNs Receptor neurons = ORNs

5. 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!

7. 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)

10. 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)

12. 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

13. 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.

14. 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.

16. 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.

17. 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