在果蝇触角神经元的嗅觉反应中，同步记录动作电位（spikes）和钙信号

《Journal of Pharmaceutical Policy and Practice》：Simultaneous recording of spikes and calcium signals in odor-evoked responses of Drosophila antennal neurons

果蝇ab2A嗅觉神经元中，通过结合单感受器电生理记录与宽场钙成像，验证了钙信号与动作电位活动的线性关系，并发现该关系在不同GCaMP变体、年龄和气味条件下均保持稳定，为大规模嗅觉编码研究奠定了基础。

　　昆虫的嗅觉系统是其感知环境、寻找食物、识别配偶以及进行其他关键行为的基础。大多数昆虫，包括农业害虫和病原体传播媒介，都依赖嗅觉来引导这些行为。因此，对昆虫嗅觉的研究不仅有助于理解气味驱动的行为模式，也为控制这些昆虫提供了重要的理论依据。钙成像技术，尤其是基于GCaMP荧光的成像方法，已经成为研究嗅觉受体神经元（ORNs）响应气味的重要工具。然而，为了准确解读这些钙信号，必须了解同一ORN群体内的响应一致性以及钙信号与神经元动作电位之间的关系。

本研究旨在优化一种结合单感器电生理记录和宽场钙成像的双模态记录方法，以更全面地分析Drosophila的ORN响应特性。这种方法能够同时捕捉到ORN的钙信号和电生理活动，从而为理解气味敏感性提供更可靠的数据支持。通过这种方法，研究人员发现，同型的ab2A神经元在气味敏感性方面表现出高度的一致性，这与电生理记录的结果相吻合。这意味着，一个ORN的响应可以代表其同型群体的响应特征，为大规模研究不同类型的ORN提供了基础。

钙信号与电生理活动之间的关系是本研究的关键发现之一。通过双模态记录，研究人员发现，钙信号的峰值与动作电位的频率之间存在线性相关性，这种关系不受成像位置（如细胞体或树突）、GCaMP变体、气味刺激种类或果蝇年龄的影响。这一发现验证了使用细胞体钙信号作为动作电位活动的可靠替代指标，为未来研究不同ORN类型的钙信号与动作电位关系提供了理论依据。

此外，研究还探讨了不同GCaMP变体在记录和分析中的表现。尽管不同变体的斜率存在差异，但它们之间的线性关系保持不变。这表明，钙成像技术在不同条件下仍然能够提供一致的响应数据，从而支持其在昆虫嗅觉研究中的广泛应用。同时，研究还发现，无论使用哪种气味刺激，钙信号与动作电位之间的线性关系都保持稳定，这进一步证明了这种关系是神经元固有的特性，而非特定于某种气味。

在年龄因素方面，研究显示，不同年龄的果蝇在钙信号与动作电位之间的关系没有显著变化。这表明，即使在果蝇的早期成年阶段，这种关系依然可靠，为长期研究提供了可能性。然而，研究也指出了一些局限性，例如，宽场成像技术可能无法精确区分神经元的不同部分，导致信号的综合表现。此外，某些受体类型可能表现出不同的响应特性，因此需要进一步的研究来确认这种线性关系是否适用于所有类型的ORN。

综上所述，本研究不仅优化了双模态记录方法，还揭示了钙信号与动作电位之间的稳定线性关系，为理解昆虫嗅觉系统提供了新的视角。这些发现有助于推动未来在昆虫嗅觉编码机制方面的研究，并为开发更有效的昆虫控制策略奠定了基础。同时，研究也强调了在不同条件下进行系统性分析的重要性，以确保这些发现的广泛适用性。