[發明專利]一種昆蟲微小觸角與腦姿態多維度固定裝置及其制作方法

有效

• 申請號: 201910624999.X
• 申請日: 2019-07-11
• 公開（公告）號: CN110286025B
• 公開（公告）日: 2023-10-27
• 發明（設計）人: 郭凱飛;曹軍;代曼;高建軍;劉一淼;胡劭驥;葉輝
• 申請（專利權）人: 云南大學
• 主分類號: G01N1/36
• 分類號: G01N1/36
• 代理公司: 昆明科眾知識產權代理事務所(普通合伙) 53218
• 代理人: 方金敏

本發明公開一種昆蟲微小觸角和腦姿態多維度固定裝置及其制作方法，屬于實驗樣品處理技術領域。該裝置包括載玻片、環狀結構，環狀結構固定設置在載玻片中部形成微井，微井內填設有石英砂和水楊酸甲脂液體。本發明的裝置突破了現有的組織平面切片?壓片式固定法，建立了不切片形態不規則組織?石英顆粒固定法，實現了對同一樣本不同部位多維度姿態的任意調整與固定，為獲得不規則組織內外部結構的多維度全面圖像信息奠定了關鍵技術基礎。本裝置設計新穎、制造簡單、成本低廉、操作簡便、可重復利用，極大地提高了實驗效率。

技術領域

本發明涉及一種昆蟲微小觸角與腦姿態多維度固定裝置及其制作方法，屬于實驗樣品處理技術領域。

背景技術

觸角是昆蟲重要的外周感覺器官，通常昆蟲總是在上下左右不停地擺動觸角，好像兩根天線或雷達時刻在接受電波和追蹤目標。不同類型的昆蟲具有不同形狀的觸角，形態學上將昆蟲的觸角劃分為剛毛狀、具芒狀、絲狀、念珠狀、鋸齒狀、環毛狀、棍棒狀、錘狀、鰓片狀等類型。觸角分為三節：柄節、梗節和鞭節，各節形狀和結構不同。

觸角是一個多模態感覺器官(multimodality)。在觸角外骨骼角質層表面上分布著嗅覺、風覺、聲覺、溫度覺、濕度覺等不同模態的感受器。昆蟲主要是通過觸角感受氣味、風、聲音、溫濕度等外界環境變化的。因此，觸角對昆蟲通訊、尋找食物和配偶，躲避天敵，選擇產卵地等活動有著重要作用。如二化螟的觸角，可憑借水稻的氣味刺激尋找到它的食物水稻，菜粉蝶的觸角可根據接受到的芥子油氣味很快發現它的食物十字花科植物。嗅覺最靈敏的是印第安月亮蛾，能從11千米以外的地方察覺到配偶的性外激素。有些姬蜂的觸角可憑借害蟲體上散發出的微弱紅外線，準確無誤地搜尋到躲在作物或樹木莖桿中的寄主。對于某些昆蟲，觸角還有其他作用。例如水生的仰蝽在仰泳時，將觸角展開有平衡身體的作用；水龜蟲用觸角幫助呼吸；螢蚊的幼蟲用觸角捕捉獵物；芫菁的雄蟲在交配時用觸角來抱握雌蟲的身體；云斑鰓金龜的雄蟲用觸角發聲，像蟋蟀一樣，用于招引雌蟲。因此昆蟲開展觸角超微結構研究，對于從更深層次上理解昆蟲的感覺機制和生態行為具有重要意義，為進一步研制昆蟲引誘劑或行為干擾劑奠定基礎。

為了全面研究觸角感覺器官，需要對觸角結構進行多維度的觀察。許多昆蟲的觸角尺寸較小，如番石榴實蠅觸角全長約860-1000μm，最寬約170μm，最厚處約150μm，且又分為柄節、梗節和鞭節，且各節形態、結構和尺寸不同，整體呈現不規則的幾何形狀，固定時需要的支點在不同曲面上，通過自然放置，不能實現多維度的姿態固定。一般情況下，國際上制作觀察樣本通常將細胞或組織切片(非完整器官)放在載玻片上，將蓋玻片壓在其上，封片后長期用作觀察。并且，組織切片必須平整以利于蓋玻片壓固。一旦做此處理，切片的姿態是不能再次調整的，獲取的圖像是在一個維度上的。由于通過觸角器官切片獲取的拼接圖像，工作量大，失真度高，因此，在不切片的條件下直接獲取觸角器官內部結構圖像信息是國際科學界一直在努力追求的目標。然而，觸角是一個形態極不規則的器官，以傳統的載玻片上壓片方法不能實現內側、外側、斜外側、斜內側、背側、腹側等特定角度的姿態固定、光學觀察。

昆蟲大腦包裹在頭殼(角質層外骨骼)里邊。大腦是昆蟲重要的中樞神經系統，在昆蟲準確識別食物源植物的氣味、顏色、形狀，記住飛行路徑等生存過程中發揮著重要的作用。昆蟲大腦在解剖學上具有明顯的分區，昆蟲的大腦一般主要分為蘑菇體(高級綜合中樞)、視神經葉(視覺中樞)、觸角葉(嗅覺中樞)、中心復合體等諸多腦區，而且這些不同的分區執行不同的功能。為了全面理解形狀不規則的昆蟲大腦，需要對大腦表面、腦分區及其神經聯結等進行多維度的觀察。昆蟲大腦體積不足1立方毫米，厚度非常薄，重量不足1mg，是不規則幾何體。目前國際上通行的對大腦的固定方法主要是載玻片固定以利于光學顯微鏡觀察。因為昆蟲大腦厚度非常薄，故制作觀察樣本是無需進行組織切片的，可直接將蓋玻片壓在經過前期處理的大腦上，封片后長期用作觀察。然而，一旦做此處理，大腦的姿態是不能再次調整的，獲取的圖像是在一個維度上的。多維度獲取大腦內部結構圖像信息也是國際科學界一直在努力追求的目標。以傳統的載玻片上壓片方法不能實現大腦背側、腹側、前側、后側等特定角度的姿態固定、光學觀察和圖像獲取。

發明內容