SUMMARY Sweet and bitter compounds excite different sensory cells and drive opposing behaviors. It is commonly thought that the neural circuits linking taste sensation to behavior conform to a labeled-line architecture, but in Drosophila , evidence for labeled lines beyond first-order neurons is lacking. To address this, we devised trans- Tango(activity), a strategy for calcium imaging of second-order gustatory projection neurons based on trans -Tango, a genetic transsynaptic tracing technique. We found distinct projection neuron populations that respond to sweet and bitter tastants. However, the bitter-responsive population was also activated by water alone. We further discovered that bitter tastants evoke activity upon both stimulus onset and offset. Bitter offset responses are exhibited by both first- and second-order gustatory neurons, but these responses are distributed among multiple types of projection neurons in the second order. These findings suggest a more complex coding scheme for gustatory information than can be explained by a labeled line model.

Abstract Deciphering the connectome, the ensemble of synaptic connections that underlie brain function, is a central goal of neuroscience research. Here, we report mapping of connections between presynaptic and postsynaptic partners in a living vertebrate nervous system, that of the zebrafish, through the successful adaptation of the trans -Tango genetic approach, first developed for anterograde transsynaptic tracing in Drosophila . Neural connections were visualized between synaptic partners in the larval retina and brain and followed over development. Results were corroborated by functional experiments in which optogenetic activation of retinal ganglion cells elicited responses in neurons of the optic tectum, as measured by trans -Tango-dependent expression of a genetically encoded calcium indicator. Transsynaptic signaling through trans -Tango reveals predicted as well as previously undescribed synaptic connections in the zebrafish brain, providing a valuable in vivo tool to monitor and interrogate neural circuits over time.