Method Article
Here, we present a protocol to quantify the avoidance of stressed individuals. This paradigm is powerful yet user-friendly and can be used to assess the influence of genes and environment on one kind of social interaction in Drosophila melanogaster.
Drosophila melanogaster is an emerging model to study different aspects of social interactions. For example, flies avoid areas previously occupied by stressed conspecifics due to an odorant released during stress known as the Drosophila stress odorant (dSO). Through the use of the T-maze apparatus, one can quantify the avoidance of the dSO by responder flies in a very affordable and robust assay. Conditions necessary to obtain a strong performance are presented here. A stressful experience is necessary for the flies to emit dSO, as well as enough emitter flies to cause a robust avoidance response to the presence of dSO. Genetic background, but not their group size, strongly altered the avoidance of the dSO by the responder flies. Canton-S and Elwood display a higher performance in avoiding the dSO than Oregon and Samarkand strains. This behavioral assay will allow identification of mechanisms underlying this social behavior, and the assessment of the influence of genes and environmental conditions on both emission and avoidance of the dSO. Such an assay can be included in batteries of simple diagnostic tests used to identify social deficiencies of mutants or environmental conditions of interest.
Цель этого метода состоит в том, чтобы легко количественно новый аспект простой социального поведения в дрозофилы, независимо от ухаживания и агрессии.
Социальные взаимодействия имеют решающее значение для правильного развития и здоровья людей в обществе, а также функциональности социальной группы в целом. Высокая сложность этих взаимодействий требует больших размеров выборки и систему, которая позволяет для упрощения поведения, генетические и нейронные основы социального поведения еще плохо изучены. Дрозофилы является мощным генетическая модель, которая может быть использована для идентификации генетических и нейронные основы социальных взаимодействий. Действительно, D. MELANOGASTER имеет репертуар сложных социальных поведения и некоторые прямые измерения социализации уже сделаны 1-7. Тем не менее, большинство из этих усилий были сосредоточены на относительно сложных социальных форм поведения, таких как aggresSive взаимодействия 3,6, различные аспекты ухаживания 3,8-12, и как социальный опыт влияет на другие поведения, такие как обучение, или циркадный ритм 13-17. Кроме того, многие из этих анализов полагаются на анализе сложных моделей взаимодействия групп мух, отслеживание видео и компьютерные программы для анализа полученного обилие данных. Такие анализы являются бесценными, и привести к важным новым пониманием, таких как динамики FLY-лету взаимодействий в группах 7. Одним из ограничений, однако, недоступность этих анализов в обществе в целом, и ограниченные знания о механизмах, лежащих в основе признания других. Другими словами, основой испусканием сигнала на одного человека и его признания другой все еще плохо понята 18.
В отличие от этого, мухи проявляют также простое поведение, социальные избегания, где люди отойти от сигнала, излучаемого подчеркнул мух: Д. Меланаogaster стресс одоранта или DSO 19. В высокой пропускной анализа, такое поведение может быть количественно, как во избежание сигнала напряжения, излучаемой другими мух или социального избегания 19. Мухи помещают в Т-лабиринт аппарата и дают выбор, чтобы избежать флакон, содержащий DSO. С помощью этого анализа, СО 2 было показано, что компонент DSO, и часть нейронной схемы, необходимые для реагирования на CO 2 иссекали 19.
Предотвращение анализ социальной, представленные здесь, похоже концептуально простых поведенческих тестов, разработанных в лаборатории Сеймура Бензер, что позволило поколений исследователей, чтобы рассекать сложное поведение 20. Анализ социальной избежании можно проводить экономически эффективно с помощью Т-теста лабиринт, что позволяет значительно расширить изучение социальном поведении. Например, с помощью этого анализа мы недавно показали, что различные генетические риски для аутизма имеют противоположные эффекты в социальной бehavior анализы. Мутанты для гена кандидата для аутизма - neurobeachin 21,22 - имеющихся недостатков и в социальном пространстве (описано в другом месте 23) и социальной избегание 24. Аномальная сигнализации дофаминергической Предлагается также играют роль в этиологии аутизма у человека 25,26. В отличие от результатов, полученных с neurobeachin, мы обнаружили, что характеристики социальной избегания влияет увеличена или уменьшена уровни Drosophila Везикулярный транспортер моноаминов (VMAT) в дофаминергических клеток, хотя социальное пространство непосредственно коррелирует с этими уровнями VMAT 27. Контрастные результаты, полученные с neurobeachin и VMAT подчеркнуть возможность идентификации различных форм асоциального поведения, и таким образом различные базовые нервные схемами модуляции в ответ на другие.
1. Оборудование и реактивы, созданных в доме (см перечень материалов для других)
ПРИМЕЧАНИЕ: T-лабиринт также могут быть использованы для других целей, как описано 28.
2. Подготовка мух до эксперимента
1-2 дней до проведения эксперимента:
2 ч до проведения эксперимента:
3. Выполнение эксперимента социального избегания
4. Анализ социального избегания данных
5. Создание флаконов, ранее занимаемом Безударные мух - Выполнение Вместо 3,5 до 3,6
Анализ социального избежать таких робастных тестов количественной оценки способности дрозофилы распознавать сигнал напряжения (DSO), испускаемых другими мух, и, таким образом, оценки один аспект социальных взаимодействий. Анализ проводят с использованием устройства, обычно используемого в различных анализах поведения, известных как Т-лабиринте, которые представляют мух с выбором между двумя различными вариантами - влево или вправо 19,28-31. В этом случае, эффективность, с которой мухи избежать DSO количественно путем подсчета и сравнения их индекс производительности (PI). PI нуля указывает на распределение 50-50 или нет избежать, в то время как PI 100 указывает, что все мухи избежать ДСО. И PI -100 будет означать, что все мухи вошли внутрь флакона DSO.
Мухи представлены во флакон, содержащий DSO, испускаемого с механическим перемешиванием мух, и один свежий (DSO-бесплатно) флакона. Представитель результаты, представленные здесь, подчеркивают strengtч этого анализа, а также некоторые известные условия, необходимые для получения наилучших результатов.
Избежание DSO это не секс конкретным, но зависит от мух время подчеркнул он. Секс ответчиков мух не имеет никакого влияния на их предотвращение DSO (рис 1). Тем не менее, это не является достаточным для мух, чтобы заняли пробирку, чтобы вызвать избежать этого флакона, мухи должны были подчеркнуть, - в этом случае механически перемешивают (рисунок 1). Если не летает не заняли пробирку, или если мухи входе и выходе из флакона без стресса с помощью фототаксис, респондентам не вызывают никакого предпочтения, как сообщалось ранее 19.
Хотя на 1 воспроизводит известные результаты, но и пример такого рода данных, полученных с суб-оптимальных условиях. Только с 2 до 5 внутренних повторов, и ни независимых испытаний, планки погрешностей представляют диапазон. Тем не менее, существует значительный отличаютсяГЛ от флаконах ранее занимаемых подчеркнул мух и не подчеркнул мух или пуст, как сообщалось ранее 19. В этом контексте, мухи еще отображения сильное PI избегания. Это подчеркивает надежность анализа. Кроме того, PI для выбора между двумя свежими флаконах отрицательный (отличается от 0, для девушек р <0,05, и объединенное секс р <0,01). Это указывает на то предпочтение одной стороне Т-образном лабиринте, или смещения из-за небольшого размера выборки. Это ограничение может быть противопоставлена переменного сторону, на которой пробирку помещают на Т-образном лабиринте в внутренних повторов, как это было сделано в последующих экспериментах, представленных.
Несмотря на отсутствие секса эффекта в ответ на DSO, респонденты были разделены по полу, чтобы предотвратить возможные искажающие эффекты. Например, в случае мутаций, которые могут иметь определенные для пола эффекты, такие как те, которые затрагивают гены, участвующие в обонятельной сигнализации 36. Следующие representati ве результатов Сосредоточиться на мужчин реагирования, а также смешанные секс излучателей.
Избежание DSO не зависит от количества реагирующих мух тестировали.
Предыдущие эксперименты 19 использовали стандарт 40 Canton-S летит в тестировании социальной избегание, которое показало высокую PI, указывая, что большинство мух предпочли свежий DSO-бесплатный флакон. Для оценки влияния размера группы на образе процесса реагирования, диапазон 10-80 мух анализировали, как показано на рисунке 2. Был выполнен не менее двух независимых испытаний и трех внутренних повторов в суде. Т-тест не показал статистическую значимость при сравнении PI каждого из различного числа ответчиков мух индекс производительности контроля (сорок иммунокомпетентных мух). Таким образом, количество иммунокомпетентных мух не влияет на PI из DSO избежании и о том, что мутации в избежании могут быть проверены, даже если мутанты можно получить в небольших количествах.
ЛОР "> Высшее количество эмитентов летит приводит к повышению избежании DSO.Чтобы определить, до какой степени количество эмиттерных мух сказалось на DSO и его предотвращение, мы также тестировали эффект количества ударных мух. В последние эксперименты 19, и этот протокол, использовали стандарт 70 Canton-S мух. Теперь мы протестировали 10 до 160 эмиттера мух (рисунок 3). Производительность избежании непосредственно связана с количеством излучателей, хотя нет увеличение избежание более 80 излучателей. Интересно, что значительная избегания прежнему присутствует только 10 подчеркнул мух. Опять же, это позволило бы тестировании возможностей выбросов несколько мух за раз.
Генетический фон влияет на производительность уклонения DSO.
Дрозофилы является сильным модельный организм для генетических исследований. Таким образом, важно, чтобы определить, может ли анализ быть использованы для DISCRiminate различные генетические корни. Ответ из четырех различных диких видов (в то время Canton-S, Орегон-R, Самарканд и Элвуд) по отношению к их избежания DSO, испускаемого Кантон-S (рис 4). Canton-S и Элвуд имеют более высокую PI по сравнению с Орегон и Самаркандской (р <0,05). Эти результаты показывают, что существует генетический компонент, лежащий в основе уклонения от DSO, и что этот анализ имеет возможность провести исследование этого генетического влияния.
Продолжительность времени, выбора влияет на производительность.
Набор репрезентативных данных представлены на рисунках 1, 2, 3 и 4 иллюстрируют также влияние длины времени, отведенного на ответные решить, какой флакон они избегают. Когда Canton-S реагирования приведены 30 до 45 сек, чтобы выбрать предпочитаемый флакон, они обычно достигают спектакли по всему PI = 55 (рис 2, соответственно PI мужчин= 57 ± 2; и 52 ± 11). Когда было дано 60 сек, их производительность выше, как показано на рисунке 4 (PI = 77 ± 6,5).
Рисунок 1. Уклонение от DSO это не секс конкретным, но зависит от мух время подчеркнул он. Гистограммы представляют средний диапазон ± ПИ избежания флакон аромата стресс, оставленный возбужденных мух (DSO). Мужчины (в красном), а самки (оранжевые) были протестированы вместе (коричневый), а затем подсчитывали после эксперимента. Мухи осуществляется аналогично, независимо от их пола (двухсторонней ANOVA). Но они только избежали DSO заполненный флакон, в котором летит было подчеркнуто ранее (с механическим перемешиванием), а не пузырек, в котором летит не были подчеркнул (входе и выходе из флакона по фототаксиса, р <0,05, несколько пост- сравнения Тьюки тест), или свежие флакон (р <0,001, множественного сравнения пост-тест Тьюки). ВКроме того, не было статистически значимых различий между пресной флакона и не-напряженных мух условиях, несмотря на предубеждения свежий флакон эксперимент - п = 2-5 с репликацией 40 смешанный секс летит друг с 45 сек времени выбора (N = 3 для пресной флаконы, п = 2 для флакона с не-стрессовых файлов, N = 5 для флакона с подчеркнутой мух).
Рисунок 2. Уклонение от DSO не зависит от количества мух тестировали. Представитель данные показывают, что число Canton-S ответчиков мух в Т-образном лабиринте не имеет никакого влияния на социально избежании DSO. Ответчик мухи были даны 30 секунд, чтобы выбрать между пресной флакона и флакона, содержащего DSO (п = 2-6 внутренних повторов в суде, 1-2 испытания, минимум 5 точек данных в состоянии, гистограммы представляют средний ± SEM)
Рисунок 3. Увеличение числа эмитентов приводит к увеличению DSO избежать. Представитель данные показывают, что число Canton-S эмиттера мух влияет на DSO и его предотвращение (возрастающий оттенок красного указывает на повышенный Количество эмитента мух, с 70 эмитентов, указанных в синий ). По сравнению с 70-излучателей, только флаконы, которые содержали 10 излучателей или воздушных показали существенную разницу в производительности (в одну сторону ANOVA р = 0,0001, множественного сравнения после тестирования Даннета). 40-спасательных служб мухи были даны 1 мин. выбирать между свежей ампуле и ампулу, содержащую DSO (п = 3 внутренних повторов в суде, 3 независимых испытаний, гистограммы представляют средний ± SEM)
Рисунок 4. Время Выбор и генетический фон плодовых мух повлиять на ответ на DSO. Canton-S и Элвуд генотипов отображения сильное уклонения от DSO, чем Орегоне и Samarkand (р <0,05 *, т-тест по сравнению с Кантон-S). Ответчик мухи были даны 1 мин. выбирать между свежей ампуле и ампулу, содержащую DSO (п = 4-5 внутренних повторов в суде, 2 независимых испытаний, гистограммы представляют средний ± SEM)
Этот протокол описывает подробную процедуру для анализа социальной избегания. Canton-S только избежать флакон, в котором летит ранее были механически стресса, а секс и число респондентов не влияет на производительность социального избегания. Тем не менее, генетический фон из респондентов оказывает существенное влияние.
Ниже приведены несколько важных шагов для проведения этого эксперимента успешно: 1) всегда передавать мух 2 ч до начала эксперимента и сделать, чтобы не нарушить их среды; 2) проведения эксперимента всегда в то же время суток, в идеале между Zeitgeber время ZT5 (ч после начала света) и ZT9, чтобы уменьшить изменение в производительности связана с суточным ритмом и, таким образом, возможным изменением в передвижении и уровня активности; 3) принять к сведению температуры и влажности при выполнении эксперимента; Температура вокруг 23-25 ° С и влажности выше 30% лучше; 4) убедитесь, что не disturb T-лабиринт аппарата во время мухи принятия решения; 5) убедитесь, что воздух из свежих флаконов по крайней мере, 24 часа в сутки перед их использованием; и 6) в ходе эксперимента важно, чтобы в любой момент изменить расположение пробирку в Т-лабиринт аппарата, чтобы избежать предпочтение одной стороне Т-образном лабиринте. Хотя дополнительные исследования необходимо сделать, чтобы подтвердить это, эмпирически кажется, что DSO избегает «стресс» флакон в менее чем за 5 минут. В отличие от этого, кажется, что мухи способны излучать DSO до 1 часа после того, как подчеркнуто.
Есть несколько соображений, которые должны быть приняты во внимание в протоколе. Корреляция между возрастом мух и социального избегания в настоящее время неизвестно. Поэтому, рекомендуется выполнить эксперимент с не более чем в два недельных мух при 25 ° С, а поведенческие изменения, связанные со старением не появляются до этого 37 лет. Mated мухи (размещены смешанные пола) собираются для эксперимента какнеизвестно, как эмиссия DSO влияет статуса Спаривание мух. Хотя поведенческая выход DSO избегания не влияет на полу, лежащая в основе схема мозг может быть половой диморфизм, и желательно не смешивать мужские и женские мухи. И, наконец, уменьшение количества мух эмиттера приводит к уменьшению избегания, вероятно, связано с уменьшением общей DSO излучаемого. Тем не менее, достаточно DSO по-прежнему присутствует только 10 мух, что приводит к более надежной и воспроизводимой избегания.
Сокращение принятия времени Ответчик мух от 60 сек до 30 сек, а также приводит к снижению ПИ для Canton-S летает. Это может быть использовано в качестве инструмента для различения для условий или мутаций, в котором летит лучше, чем Кантон-S. Таким образом, в текущем состоянии, анализ социальной избегание может быть использован в качестве поведенческой парадигмы, чтобы проверить эффект генов и окружающей среды на DSO избегания. После овладения техникой, будущие шаги могут быть предпринятывключить идеальное время принятия решения в избежании DSO и точное количество эмиттерных мух, которые должны быть использованы, чтобы получить анализ социальной уклонения работать в оптимальном режиме.
Ограничение которые возникают в испытательных мутантов может произойти, если ответчики имеют плохую передвижения. Экспериментально определения длительное время выбора для этих мутантов могут противостоять такой плохой передвижения. Точно так же, летит с сенсорными недостатками, которые мешали бы обнаружение CO 2 - основной компонент DSO, или других неизвестных компонент DSO не сможет быть испытаны в этом анализе.
Там в настоящее время нет другой анализ позволяет количественно оценить этот ответ. Хотя было показано, что СО 2 является компонентом DSO 19, другие компоненты сигнала, а также нейротрансмиттеры, участвующие в выборе, чтобы избежать другие ударные лиц до сих пор не определены. Кроме того, механизм, который управляет flieс излучать DSO не известно. Этот анализ в настоящее время могут быть использованы в качестве дополнительного настольной диагностического анализа для определения социальной и общей поведенческий профиль мутанта или лечения окружающей среды. Например, можно сравнивать и противопоставлять количественную оценку социального пространства, то есть, расстояние до ближайшего соседа 23, к социальной избежании подчеркнул мух. Оба поведения требуют ответа на присутствие других людей, и принятия решения приблизиться или избежать их. Это очень простые, но эффективные способы вскрывали схему мозга и нейромедиаторов, участвующих. Эти поведенческие парадигмы также огромный потенциал для использования в целях проверки.
The authors declare that they have no competing financial interests.
We thank Rachelle Kanippayoor for her help in identifying the new wild-type strain as being of the melanogaster species. R.W.F, O.F. and A.F.S were responsible for research design; R.W.F, M.N. and O.F. performed the experiments. R.W.F, M.N., O.F. and A.F.S. analyzed the data; R.W.F., I.S.M. and A.F.S. wrote the manuscript.
This work was supported by PSC-CUNY research awards, jointly funded by The Professional Staff Congress and The City University of New York to A.F.S.; by internal funding from Western University to A.F.S. and I.S.M.; by a training support from the National Alliance for Hispanic Health’s Alliance/Merck Ciencia (Science) Hispanic Scholars Program and a University Fellowship from the Yale Graduate School of Arts and Sciences to R.W.F.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Stereo Zoom Microscope | Nikon | SMZ-645 | Any other standard scope for fly handling would work |
Small paint brushes | for pushing flies | ||
Porous Polyethylene, 12" x 12" Sheet | Flystuff - Genesee | 46-100 | http://www.flystuff.com/ProductInfo.php?productID=46-100 Porous Plastic sheet for the cold anesthesia box |
Mini-Alarm Timer/Stopwatch | |||
Sharpie pens | |||
Adhesive Tape | |||
Mini vortex | Fisher | 14-955-151 | http://www.fishersci.com/ecomm/servlet/itemdetail For mechanical agitation of the flies - any vortex would work. |
Corning Life Sciences DL No.:352017, Falcon test tube; round bottom; disposable; no closure, 14 ml; 17 x 100 mm | Fisher | 14-959-8 | http://www.fishersci.com/ecomm/servlet/itemdetail?storeId=10652&langId=-1&catalogId=29104&productId=2771811&distype=0&highlightProductsItemsFlag=Y&fromSearch=1&searchType=PROD&hasPromo=0 These snap in place in the in-house made T-maze and counter-current apparatus (see text) |
cotton balls | to close the vials after the experiment. | ||
trifold board and white bench cover | to provide a white background, and a homogeneous light. | ||
white bench cover | |||
pounding pad | any mouse pad works. | ||
large black cloth | to cover the counter-current apparatus in phototaxis response. | ||
cool-white light | Home Depot | 1000516563 | http://www.homedepot.ca/product/illume-26-fluorescent-plug-in-linear/911423 any similar linear light with fluorescent light bulb cool-white at 13-15 W would work |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены