ショウジョウバエの光受容体システムは覚醒ニューロンに収束し、光の反応性の堅牢性を付与します

ハエ概日神経回路の横方向腹側ニューロン（LNV）は、光活性化された急性覚醒を含む、時計リセット以外の媒介性を媒介します。収束感覚入力は、しばしば機能的冗長性を付与します。LNVには、3つの異なる光入力経路があります。（1）細胞は、オプシンと泣き声を発現する目および他の外部光受容体からの自律的に発現したクリプトクロム（cry）、（2）ロドプシン7（Rh7）、および（3）シナプス入力を発現します。これら3つの光受容体システムの相対的な光電気および行動の入力貢献を調査して、ハエの機能的影響を決定しました。紫外線（365 nm）、バイオレット（405 nm）、青（450 nm）、または赤（635 nm）LED LED LED LEDに応答して、光誘発発火頻度（FF）を大規模なLNV（L-LNV）で測定するパッチクランプ電気生理学は、大きなLNV（L-LNV）で行われました。光刺激、テストコントロールと光受容体が不足している変異体は、GL60J、cry-null、rh7-null、および二重変異体GL60J-クリーヌルハエを入力します。UV、バイオレット、および青色の短い波長光入力の場合、すべての光受容体変異体は、L-LNVで測定された活動電位FF応答を大幅に減衰させます。対照的に、赤色光FF応答は、二重変異体GL60J-クリュリヌルハエでのみ大幅に減衰します。ライトパルスの覚醒アッセイを使用して、紫外線、バイオレット、青と赤の光のコントロールおよび光入力変異体に対する行動応答を比較し、2つの異なる強度で主観的な夜間にハエの目覚めの覚醒反応を測定して、潜在的な閾値の違いを測定します（10および10および400μW/cm2）。軽い覚醒行動の結果は、電気生理学的結果に類似しており、コントロールと比較した変異体の行動光応答の有意な減衰を示しています。これらの結果は、異なるLNV収束光受容体システムが統合されており、光が誘発された行動覚醒のための機能的冗長性を一緒に付与することを示しています。

Lateral ventral neurons (LNvs) in the fly circadian neural circuit mediate behaviors other than clock resetting, including light-activated acute arousal. Converging sensory inputs often confer functional redundancy. The LNvs have three distinct light input pathways: (1) cell autonomously expressed cryptochrome (CRY), (2) rhodopsin 7 (Rh7), and (3) synaptic inputs from the eyes and other external photoreceptors that express opsins and CRY. We explored the relative photoelectrical and behavioral input contributions of these three photoreceptor systems to determine their functional impact in flies. Patch-clamp electrophysiology measuring light evoked firing frequency (FF) was performed on large LNvs (l-LNvs) in response to UV (365 nm), violet (405 nm), blue (450 nm), or red (635 nm) LED light stimulation, testing controls versus mutants that lack photoreceptor inputs gl60j, cry-null, rh7-null, and double mutant gl60j-cry-null flies. For UV, violet, and blue short wavelength light inputs, all photoreceptor mutants show significantly attenuated action potential FF responses measured in the l-LNv. In contrast, red light FF responses are only significantly attenuated in double mutant gl60j-cry-null flies. We used a light-pulse arousal assay to compare behavioral responses to UV, violet, blue and red light of control and light input mutants, measuring the awakening arousal response of flies during subjective nighttime at two different intensities to capture potential threshold differences (10 and 400 μW/cm2). The light arousal behavioral results are similar to the electrophysiological results, showing significant attenuation of behavioral light responses for mutants compared to control. These results show that the different LNv convergent photoreceptor systems are integrated and together confer functional redundancy for light evoked behavioral arousal.