A High-Bandwidth Dual-Channel Olfactory Stimulator for Studying Temporal Sensitivity of Olfactory Processing
A High-Bandwidth Dual-Channel Olfactory Stimulator for Studying Temporal Sensitivity of Olfactory Processing
复制标题
用于研究嗅觉处理的时间敏感性的高带宽双通道嗅觉刺激器
DOI：
10.1093/chemse/bjw114
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发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
3.5
通讯作者：
Szyszka P
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Raiser G;Galizia CG;Szyszka P
动物遇到的气味混合物的精细尺度的时间模式，包含有关气味源的距离和数量的信息。为了研究气味检测和源定位的这种时间线索的作用，需要气味递送装置，其能够模仿自然气味羽流的时间刺激统计。然而，目前的气味剂输送装置要么缺乏时间分辨率，要么限于单个气味剂通道。在这里，我们提出了一个嗅觉刺激器，具有精确控制的高带宽的刺激动力学，它允许生成任意波动的二元气味混合物。我们提供了一个全面的表征刺激器的性能，并用它来证明气味背景影响昆虫嗅觉受体神经元的时间分辨率，我们提出了一个迄今为止未知的气味脉冲跟踪能力高达60 Hz的凯尼恩细胞，这是更高阶的昆虫大脑的嗅觉神经元。这种刺激器可能有助于研究动物是否以及如何使用时间刺激线索进行气味检测和源定位。由于刺激器易于复制，因此它可以促进在不同的实验设置和不同的实验室中产生相同的气味刺激动力学。
Animals encounter fine-scale temporal patterns of odorant mixtures that contain information about the distance and number of odorant sources. To study the role of such temporal cues for odorant detection and source localization, one needs odorant delivery devices that are capable of mimicking the temporal stimulus statistics of natural odor plumes. However, current odorant delivery devices either lack temporal resolution or are limited to a single odorant channel. Here, we present an olfactory stimulator that features precise control of high-bandwidth stimulus dynamics, which allows generating arbitrary fluctuating binary odorant mixtures. We provide a comprehensive characterization of the stimulator’s performance and use it to demonstrate that odor background affects the temporal resolution of insect olfactory receptor neurons, and we present a hitherto unknown odor pulse-tracking capability of up to 60 Hz in Kenyon cells, which are higher order olfactory neurons of the insect brain. This stimulator might help investigating whether and how animals use temporal stimulus cues for odor detection and source localization. Because the stimulator is easy to replicate it can facilitate generating the same odor stimulus dynamics at different experimental setups and across different labs.
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