果蝇视觉和嗅觉装置

果蝇视觉和嗅觉装置用于了解果蝇的感觉运动相互作用。 像其他飞行昆虫一样，果蝇需要多种感官模式以及适当的运动控制才能生存和与环境互动（Trimarchi & Schneiderman， 1995; Brembs & Heisenberg， 2001）。 它们接收并整合各种感觉刺激，并将信息发送到相关的中央模式生成器以执行运动功能。（Fyre & Dickinson，2004年）。

果蝇视觉和嗅觉装置是一种流行的仪器，用于评估果蝇的视觉和嗅觉感觉运动相互作用。该装置最初由 Götz （1964） 设计，并由 Heisenberg 和 Wolf （1984） 多次升级。该装置由一个圆柱形飞行场组成，用于对象的静态系留飞行。被试者可以接触到视觉线索，即垂直条纹图案，该图案通过环绕发光二极管 （LED） 从被摄体的右侧扩展并向左收缩。相比之下，嗅觉线索是通过设备底部由质量流量控制器驱动的小瓶提供的。该设备的工作原理是通过红外光从上方照亮对象，红外光在放置在设备底部的传感器上产生对象的拍打阴影。这使得该装置能够单独或结合测量受试者对视觉和嗅觉线索的运动反应。 果蝇视觉和嗅觉装置在理解果蝇导航和觅食行为的复杂感觉-运动相互作用方面非常有效。

果蝇视觉和嗅觉装置是一种黑色不透明的装置，带有圆柱形飞行场。在圆柱形竞技场上方，有一个高架平台，该平台配有红外光。该装置提供刚性支撑，将受试者静态拴在圆柱形竞技场的中间。在设备的底部，有一个传感器来分析对象的翅膀跳动。圆柱形竞技场的内壁设有绿色发光二极管 （LED），为拍摄对象提供视觉提示。wingbeat 传感器的输出与 LED 连接，形成一个闭环的视觉景观。设备底部配有两个 30 ml 小瓶，用于携带有气味和无味刺激。每个样品瓶都与输送管连接，输送管进一步连接到单个移液器吸头（4·mm 长，体积<1·mm 3）的远端。为了以 280·mm·s–1 的速度提供连续的蒸汽流，样品瓶通过电磁阀连接到质量流量空气控制器。电磁阀会自动在有气味提示和无味提示之间切换蒸汽输送。在对象后面还提供了一个黄铜吸管，以去除残留的气味线索。

• 配置：

• 带有圆柱形飞行场的黑色不透明装置。

• 带红外光的高架平台。

• 传感器来分析被摄体的翅膀拍打。

• 视觉提示。

• 设备底部配有两个 30 ml 小瓶，用于携带有气味和无味刺激。

• 输送管。

实验方法

让受试者保持12h/12h的光暗循环，并在实验日开始后的 6 小时内进行实验。 每次试验前清洁和通风设备。在输送管上预装样品瓶中的气味蒸气，以避免电磁阀开关导致蒸汽输送延迟。在冷麻醉下，将头部和胸部背交处的每个受试者拴在一根小钨丝上。在进行实验之前，让他们恢复至少 1 小时。可以使用动物活动轨迹追踪系统 来协助观察。

• 可视化任务

将对象拴在 wingbeat 传感器和红外二极管之间的圆柱管中间。将拍摄对象暴露在圆柱形竞技场内衬中的绿色 LED 呈现的视觉刺激下。将受试者暴露在设备底部的小瓶提供的无味提示下。通过为 Loop 创建 1.25 秒的偏置来引入碰撞激励。进行 30 秒的试用。

• 嗅觉任务

将对象拴在 wingbeat 传感器和红外二极管之间的圆柱管中间。将拍摄对象暴露在圆柱形竞技场内衬中的绿色 LED 呈现的视觉刺激下。将受试者暴露在设备底部的小瓶提供的无味提示下。进行 30 秒的试用。

• 同步视觉和嗅觉任务

通过在一个小瓶中填充气味提示，用无味提示填充另一个小瓶来进行实验。将对象拴在 wingbeat 传感器和红外二极管之间的圆柱管中间。将拍摄对象暴露在通过绿色 LED 呈现的视觉刺激下。通过为闭环创建 1.25 秒的偏差来引入碰撞激励。进行 30 秒的试用。

数据分析

优势

果蝇视觉和嗅觉装置不需要对受试者进行广泛的预训练。任务执行很容易，并且需要最少的时间。使用该设备可以引入不同的视觉刺激。

局限性

果蝇的视觉和嗅觉器官仅限于气味和视觉线索。处理不当和未经请求的刺激的存在会改变任务的执行情况。受试者的年龄、性别和应变等因素可能会影响任务的执行。