蜜蜂腦結(jié)構(gòu)和功能的研究進(jìn)展

蜜蜂有相當(dāng)復(fù)雜的社會(huì)行為、導(dǎo)航行為、溝通行為和感知能力，但這些行為和技能僅由由大腦控制的100萬神經(jīng)元素控制。因此，蜜蜂神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的大小和復(fù)雜性有限，這為研究行為和感知能力之間的關(guān)系提供了一個(gè)很好的模型。近年來，特別是在認(rèn)知認(rèn)知原則的科學(xué)研究方面，蜜蜂的研究?jī)r(jià)值日益突出。蜜蜂腦科學(xué)是世界腦科學(xué)研究的專家，但相關(guān)的蜜蜂腦解剖技術(shù)還沒有得到充分發(fā)展。中國(guó)沒有關(guān)于蜜蜂腦解剖方法的報(bào)道，國(guó)外也很少關(guān)于蜜蜂腦解剖方法的文章。GuyBloch等報(bào)道在干冰下進(jìn)行解剖能夠防止腦部組織的降解,解剖的過程中需要除去腦以外的一切腺體、組織、雜質(zhì)等物質(zhì),解剖完后,樣品應(yīng)暫存于-80℃冰箱中,但并沒有給出蜜蜂全腦如何解剖的詳細(xì)步驟。NormanLCarreck等比較詳細(xì)地介紹了蜜蜂腦(不包括視葉)解剖方法,該方法通過在額唇基溝以上且沿著復(fù)眼的內(nèi)邊緣進(jìn)行切割,以達(dá)到除去蜜蜂頭部正面部分幾丁質(zhì)的目的,但解剖過程較復(fù)雜。我們根據(jù)上述文獻(xiàn)中的要求及步驟進(jìn)行了蜜蜂全腦解剖的如下嘗試:培養(yǎng)皿裝滿干冰后,把蠟盤放在干冰上進(jìn)行蜜蜂腦解剖。但發(fā)現(xiàn)不能獲得完整或干凈的腦,因?yàn)楦杀鶗?huì)使整個(gè)蜜蜂腦與腺體、組織凍結(jié)在一起而難以分開,雖能夠保證在低溫下進(jìn)行解剖,但解剖時(shí)無法除凈腺體且很難保證腦的完整性。為了能夠很好地解決腦與其周圍物質(zhì)凍結(jié)在一起的問題,又能夠保證解剖過程在低溫下進(jìn)行,從而減少腦部物質(zhì)的降解,我們嘗試了許多辦法,發(fā)現(xiàn)當(dāng)干冰:冰=1:2且把干冰置于冰下方時(shí),既能保證腦與周圍物質(zhì)不凍結(jié)在一起,又能保證解剖在較低溫度下進(jìn)行;更為重要的是,我們通過不斷改進(jìn)解剖方法,使得原本復(fù)雜的解剖變得簡(jiǎn)單化,這不僅使得解剖速度明顯增快,而且基本每一次解剖都能確保腦的干凈及完整性。解剖時(shí)間的縮短有利于減少腦部組織的降解;腦的干凈及完整性有利于提高實(shí)驗(yàn)的精準(zhǔn)性;解剖的簡(jiǎn)單化,使得這種解剖方法能夠被更多人所用;因此該方法將為蜜蜂腦科學(xué)研究提供有力的技術(shù)支撐。1柄界面防波劑剪刀1把、眼科鑷子2把、昆蟲針1根、長(zhǎng)柄鋒利小刀1把、蠟臺(tái)1個(gè)、載玻片1個(gè)、體視顯微鏡1臺(tái)、冷光源儀器1臺(tái)、塑料管2支、膠頭滴管1支、干冰、冰、PBS緩沖液。2氣調(diào)和冷凍處理用酒精對(duì)解剖器材進(jìn)行清洗和消毒;先把干冰裝至直徑為15cm左右的培養(yǎng)皿的三分之一高度處,再用冰裝滿培養(yǎng)皿;把蠟盤放在培養(yǎng)皿的冰上(假如蠟盤易滑動(dòng),可在冰和蠟盤間墊張薄紙巾以增大摩擦);開啟冷光源,把培養(yǎng)皿放于體視顯微鏡的載物臺(tái)上;用液氮對(duì)蜜蜂進(jìn)行快速冷凍處理,以利于解剖(已放在-80℃冰箱中保存的樣品可以不進(jìn)行此步驟);置于管架上的2支塑料管(標(biāo)記為a管、b管)中分別加入適量的PBS緩沖液;取出蜜蜂置于蠟盤上。3解剖過程3.1基礎(chǔ)點(diǎn)固定用剪刀把蜜蜂頭剪下后使其反面朝上,用昆蟲針插入喙基部周圍的非幾丁質(zhì)處,以固定頭部;用鑷子按住頭部,防止切割幾丁質(zhì)時(shí)頭圍繞著昆蟲針轉(zhuǎn);接下來用鋒利刀尖切開頭部反面最邊緣的幾丁質(zhì)(如圖1)。3.2由小口穿入抗菌,并在其表面穿入內(nèi)拔下昆蟲針后,用鑷子把喙往外拉便露出一“小孔”(如圖2),隨后鑷子A按住頭部,鑷子B的一個(gè)鑷瓣從這個(gè)小孔的中間穿入并貼著反面幾丁質(zhì)的內(nèi)壁達(dá)到頭部頂端正中間(如圖3),然后另一個(gè)鑷瓣與穿入小孔的鑷瓣配合夾住反面幾丁質(zhì)(如圖4)。3.3與下頜傳統(tǒng)區(qū)別。天氣形勢(shì),原理如下旋轉(zhuǎn)拿住鑷子B的手,使得夾住頭部的鑷子B帶動(dòng)頭部一起旋轉(zhuǎn),使頭部正面朝上并把頭部靠于蠟板上(如圖5);鑷子A從被切割處掀開正面幾丁質(zhì)并夾住其上邊緣往下拉,使其與頭部分離(如圖6、圖7)。整個(gè)腦隱藏于腺體、色素下。3.4子a的夾起腦并來上提除去單復(fù)眼色素層及腺體(如圖7)、用鑷子A弄斷腦與其他組織的連接處后,拔出鑷子B,這時(shí)腦部正面便浮現(xiàn)出來(如圖8),用鑷子B按住頭部反面幾丁質(zhì),鑷子A小心地夾起腦并往上提(如圖9),使其與幾丁質(zhì)分離(可把鑷子伸入裝有PBS緩沖液的a管中攪拌來除去鑷子上的色素等)。把整個(gè)腦放于玻片(反面貼了黑色塑料布)上后,用膠頭滴管吸取b管中的PBS緩沖液,然后把該緩沖液滴到腦上進(jìn)行觀察,以便除去毛發(fā)及不易看見的腺體殘留物等,全腦便浮現(xiàn)在眼前(如圖10、圖11)。4子解決了正面幾丁質(zhì)的難題實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)液氮或-80℃凍過的工蜂頭部比常溫下的工蜂頭部更易解剖;樣品置于干冰上進(jìn)行解剖時(shí),因干冰溫度過低,易使腦與頭部腺體、組織等凍結(jié)在一起而難以分離,但當(dāng)干冰:冰=1:2(v/v)且干冰置于冰的下方時(shí),不僅能夠有效防止蜜蜂腦與其周圍物質(zhì)的凍結(jié),而且可使解剖過程處于較低溫度。在用鑷子向下拉扯而除去正面幾丁質(zhì)的過程中,需要用到較大拉力,而頭部最厚、最結(jié)實(shí)的幾丁質(zhì)存在于蜜蜂喙的基部周圍,這些幾丁質(zhì)能夠經(jīng)得住拉扯而不斷裂,因此我們用鑷子從“小孔”(見圖1)穿入來夾住喙基部周圍的幾丁質(zhì)(見圖2、圖3),從而解決了除去正面幾丁質(zhì)的難題。蜜蜂的頭部腺體大多纏繞在腦部正面,上述解剖方法先除去了頭部正面的幾丁質(zhì),使得大部分腺體暴露出來,因此能夠快速、干凈地除去腺體;由于有鑷子牢牢地夾住反面的幾丁質(zhì),使得整個(gè)解剖過程能夠有條不紊且不易引入毛發(fā)等雜質(zhì)。幾丁質(zhì)的切割是解剖成敗的關(guān)鍵,需確保邊緣的幾丁質(zhì)被完全切開;夾起腦前,需確保夾住頭部反面幾丁質(zhì)的鑷子B已經(jīng)拔出、與腦相連的組織已被鑷子弄斷;解剖意大利蜜蜂內(nèi)勤蜂時(shí),左右腦易分開,但并不影響其腦部組織的完整性,解剖采集蜂時(shí)較少出現(xiàn)這種情況,因此行為及日齡上的不同可能會(huì)導(dǎo)致左右腦的緊密度存在差異。實(shí)驗(yàn)