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.
Bu yöntemin amacı kolayca kur ve saldırganlık bağımsız Drosophila melanogaster basit sosyal davranış, yeni bir yönünü ölçmek için.
Sosyal etkileşimler doğru gelişme ve sağlık bireylerin toplum içinde, hem de bir bütün olarak bir toplumsal grubun işlevselliğine önemlidir. Bu etkileşimlerin yüksek karmaşıklığı büyük örnek boyutları ve sosyal davranış genetik ve nöral temelleri hala tam olarak anlaşılamamıştır gibi davranış basitleştirilmesi sağlayan bir sistem gerektirir. Drosophila melanogaster genetik tanımlamak için kullanılabilecek güçlü bir genetik model ve Sosyal etkileşim nöral temelleri. Gerçekten de, D. melanogaster karmaşık sosyal davranışların bir repertuara sahiptir ve sosyalleşme bazı direkt ölçümler zaten 1-7 yapılmıştır. Ancak bu çabaların çoğu gibi saldırganlığı gibi oldukça karmaşık sosyal davranışlar üzerinde odaklanmıştırsive etkileşimler 3,6, kur 3,8-12 çeşitli yönleri ve nasıl sosyal bir deneyim gibi öğrenme, ya da sirkadiyen ritim 13-17 gibi diğer davranışları etkiler. Buna ek olarak, bu deneylerin çoğuna sineklerin gruplarının karmaşık etkileşimi örüntüye verilerin elde edilen bolluk analiz video izleme ve bilgisayar yazılımı kullanılarak dayanır. Bu tür analizler çok değerli ve bu gruplarda 7 sinek sinek etkileşimlerinin dinamik olarak önemli yeni anlayışlar yol. Bir sınırlama, ancak, geniş topluma bu analizlerin erişilememesi, ve diğerleri tanınmasını altında yatan mekanizmaların sınırlı bilgidir. Başka bir deyişle, bir birey ve bir başka tarafından tanınması bir sinyalin emisyon temeli hala tam olarak 18 anlaşılmaktadır.
D.: Buna karşılık, aynı zamanda basit bir davranış, bireylerin stresli sinekler tarafından yayılan bir sinyal uzaklaşmaya sosyal kaçınma, sergiler sineklerin melanStres Odorant veya DSO 19 ogaster. Bir yüksek verimli bir deney, bu davranış, diğer sinekler veya kaçınma 19 tarafından yayılan bir gerilim sinyalinin önlenmesi olarak belirlenebilir. Sinekler T-labirent aparatı yerleştirilmiş ve DSO içeren bir şişe önlemek için seçim verilir. Bu deneme kullanılarak, CO2 2 19 kesitlere ayrılmıştır CO yanıt için gerekli nöral DSO bileşeni, ve bir parçası olduğu gösterilmiştir.
Burada sunulan sosyal kaçınma tahlil karmaşık davranışları 20 incelemek için araştırmacıların nesiller etkin Seymour BENZER laboratuvarında geliştirilen basit davranış deneyleri kavramsal benzer. Kaçınma analizi maliyet etkin sosyal davranışlarının daha yaygın çalışma için izin T-labirent tahlili kullanılarak gerçekleştirilebilir. Örneğin, bu deneyde kullanılan son zamanlarda ortaya otizm, farklı genetik riski sosyal b zıt etkilere sahip olduğuehavior deneyler. 21,22 neurobeachin - - otizm için bir aday gen için mutantlar mevcut eksiklikler hem sosyal alanda (başka yerde 23 tarif) ve sosyal kaçınma 24. Anormal dopaminerjik sinyal de insanlarda 25,26 otizm etiyolojisinde rol oynadığı ileri sürülmektedir. Neurobeachin ile elde edilen sonuçların aksine, artmış ya da dopaminerjik hücrelerin Drosophila veziküler Monoamin Taşıyıcı (VMAT) düzeylerini azaltırken sosyal alanı ile doğrudan VMAT 27 bu seviyelere ilişkili, ancak kaçınma performansı, etkilenmemiş olduğunu ortaya koymuştur. neurobeachin ve VMAT ile elde edilen zıt sonuçlar böylece çeşitli asosyal davranış biçimlerini ve başkalarına yanıt modüle farklı altta yatan nöral devreler belirlenmesi olasılığını altını çiziyor.
1. Ekipman ve In-house düzenlendi Reaktifler (Diğerleri için Malzeme Listesi)
NOT: 28 tarafından tarif edildiği gibi T-labirent da başka amaçlar için de kullanılabilir.
2. Deney öncesi Sinekler hazırlanması
Deney yapmadan önce 1-2 gün:
Deney yapmadan önce 2 saat:
3. Sosyal Kaçınma Deneme Sahne
4. Sosyal Kaçınma Veri Analizi
5. Daha önce gerilmemiş Sinekler tarafından işgal küçük şişeler oluşturun - yerine 3,5-3,6 arasında gerçekleştirin
sosyal kaçınma tahlil diğer sinekler tarafından yayılan bir stres sinyali tanımak için Drosophila melanogaster yeteneğini (DSO) ölçülmesi ve böylece sosyal etkileşimlerin bir yönünü değerlendiren sağlam bir testtir. Deney genellikle iki farklı seçenek arasında bir seçim ile sinekler mevcut T-labirent olarak bilinen çeşitli davranış deneylerinde kullanılan bir aygıt kullanılarak gerçekleştirilir - sola veya sağa 19,28-31. Bu durumda, sinekler DSO önlemek hangi verimlilik hesaplanması ve performans Endeksi (PI) karşılaştırılarak ölçülür. 100 PI tüm sinekler DSO kaçınılması olduğunu gösterir iken Sıfır PI, 50-50 dağılımı veya kaçınma gösterir. Ve -100 bir PI tüm sinekler DSO flakon içine gitti belirtmek istiyorum.
sinekler mekanik ajite sinekler tarafından yayılan DSO içeren bir şişeye ile sunulan ve bir taze (DSO-ücretsiz) flakon vardır. Temsilcisi sonuçları burada sunulan strengt çizgiBu deneyde h yanı sıra, en iyi sonuçları elde etmek için gerekli olan bazı bilinen koşullar.
DSO Kaçınma cinsiyete özgü değil ama sineklerin vurguladı bağlıdır. cevap sineklerin seks DSO kendi kaçınma (Şekil 1) üzerinde hiçbir etkisi yoktur. Bu durumda mekanik (Şekil 1) ajite - sinekler o şişenin bir kaçınma ortaya test flakon işgal etmek için Ancak, yeterli değildir, sineklerin vurguladı olmalıdır. Sinekler girdi ve phototaxis kullanarak stres olmadan şişeyi çıktıktan sonra hiçbir sinekler testi flakon işgal, ya da olsaydı, yanıt önceden 19 bildirildiği gibi hiçbir tercih ortaya.
Şekil 1, bilinen bir sonuç üretir, ancak, aynı zamanda, alt-optimal koşulları ile elde edilen verilerin türü bir örnektir. Sadece 2 ila 5, iç tekrarlar ve bağımsız denemeler ile, hata çubukları aralığı temsil eder. Bununla birlikte, önemli bir farklılık vardırDaha önce 19 bildirildiği gibi, daha önce, stresli sinekler ve olmayan stresli sinekler veya boş tarafından işgal şişeleri arasındaki ence. Bu bağlamda, sinekler hala kaçınma güçlü bir PI gösterir. Bu testin sağlamlığını altını çiziyor. Buna ek olarak, iki yeni şişeleri arasındaki seçimi için PI (kadın p <0.05, ve toplanmış seks p <0.01 için, 0'dan farklı) negatiftir. Bunun nedeni küçük bir örneklem büyüklüğü T-labirent veya bir önyargı bir tarafı için bir tercih olduğunu gösterir. Bu sınırlama, sunulan sonraki deneylerde yapılan gibi deney şişesi, iç çoğaltır T-labirent yerleştirildiği yan değiştirerek karşılık verilebilir.
DSO yanıt seks etkisi olmamasına rağmen, yanıt olası karıştırıcı etkileri önlemek için cinsiyete göre ayrıldı. Örneğin, bu gibi koku 36 sinyal içerisinde yer alan genleri etkileyenler gibi cinsiyete spesifik etkilere sahip olabilir genetik değişim durumunda. Aşağıdaki representati Sonuçlar erkek yanıt, ve karışık seks yayıcılar odaklanmak ettik.
DSO Kaçınma test cevap sineklerin sayısı bağımsızdır.
Önceki deneyler 19 en sinekler taze DSO-serbest şişeyi tercih ettiğini belirten, 40 Kanton-S yüksek PI gösterdi sosyal kaçınma, test uçar bir standart kullandık. Şekil 2'de görüldüğü gibi, yanıt veren PI grup büyüklüğü etkisinin test edilmesi için, 10-80 sinekler bir dizi analiz edilmiştir. Iki bağımsız çalışma ve deneme başına üç iç replika en az uygulandı. Kontrol (kırk cevap sinekler) performans endeksine cevap sineklerin farklı sayıda her PI karşılaştırırken bir t-testi istatistiksel önemini gösterdi. Böylece, cevap sinek sayısı DSO kaçınma PI ve mutasyonlar mutantlar az sayıda mevcut olsa bile test edilebilir kaçınma üzerindeki etkisi üzerinde hiçbir etkisi yoktur.
ent "> vericilerin Yükseköğretim sayıda DSO yüksek kaçınma yol açar uçar.Yayıcı sinek sayısı DSO ve kaçınma etkilenen ölçüde belirlemek için, biz de vurguladı sinekler miktarının etkisini test. Geçmiş deneyler 19, ve bu protokolde, 70 Kanton-S sinekler standart kullandık. Biz şimdi 160 yayıcı sinekler (Şekil 3) 10 test. 80'den yayıcılar ile kaçınma bir artış olmamasına rağmen kaçınma performansı vericiler sayısı ile doğrudan orantılıdır. Sadece 10 sinekler vurguladı ile İlginç, önemli bir kaçınma hala tespit edildi. Yine, bu bir seferde birkaç sinek emisyon yeteneklerini test sağlayacak.
Genetik arka plan DSO kaçınma performansını etkiler.
Drosophila melanogaster genetik çalışmalar için güçlü bir model organizmadır. Bu yüzden, deney Discr için kullanılabilir olup olmadığını belirlemek için önemli olduğufarklı genetik geçmişleri iminate. Dört farklı yabani tipte tepki Canton-S tarafından yayılan DSO kendi kaçınma (Şekil 4) ile ilgili olarak (Canton-S, Oregon-R, Semerkant ve Elwood) ile ölçülmüştür. Kanton-S ve Elwood Oregon ve Semerkant (p <0.05) göre daha yüksek PI var. Bu sonuçlar DSO kaçınılmasını yatan genetik bir bileşeni olduğunu göstermektedir, ve bu deney, bu genetik etkinin bir çalışma gerçekleştirmek için güce sahip olduğunu.
Seçim süresinin uzunluğu performansını etkileyebilir.
Şekil 1, 2, 3 ve 4'te sunulan temsili bir veri kümesi aynı zamanda bilmek ufak şişe karar vermek için yanıt verdiği zaman uzunluğunun etkisini tasvir ederler. Kanton-S yanıt tercih ettikleri flakon seçmek için 45 sn 30 verildiğinde, onlar genellikle PI = 55 (Şekil 2, sırasıyla PI erkeklerde etrafında performansları ulaşmak= 57 ± 2; ve 52 ± 11). 60 sn verildiğinde, onların performansı Şekil 4 (PI = 77 ± 6.5) görüldüğü gibi, yüksektir.
DSO Şekil 1. kaçınma cinsiyete özgü değil ama sineklerin vurguladı bağlıdır. Çubuk grafikler, bir şişeye ajite sinekler (DSO) tarafından sol stres koku kaçınma PI ortalama ± aralığını temsil eder. Erkekler (kırmızı), ve kadın (turuncu) birlikte (kahverengi) test edilmiş ve daha sonra deney sonrasında sayıldı. Sinekler bakılmaksızın cinsiyet (iki yönlü ANOVA), benzer performans. Ama onlar sadece, p <0.05, Tukey çoklu karşılaştırma kazık girerek ve phototaxis tarafından flakon çıkarken hangi vurguladı olmasaydı sinekleri uçar önce vurguladı olmuştu hangi bir DSO dolu şişeyi (mekanik ajite), ve bir şişeyi (kaçınılması Test), ya da taze flakon (p <0.001, Tukey çoklu karşılaştırma test sonrası). IçindeAyrıca, orada, taze flakon ve olmayan vurguladı sinekler koşulları arasında istatistiksel fark bir önyargı rağmen taze şişe deney - n = 2-5 (n = 3, taze için 40 karma seks 45 sn seçim süresi ile, her uçar çoğaltır Şişeler, n = 2) stresli sinekler vial için non-stres dosyaları ile flakon için n = 5.
DSO Şekil 2. Kaçınma test sineklerin sayısından bağımsız olduğunu. Temsili Veri T-labirent Canton-S cevap sineklerin sayısı DSO sosyal kaçınma üzerinde hiçbir etkisi olmadığını göstermektedir. Cevapçi sinekler taze flakon ve DSO içeren bir şişeye arasında karar 30 sn verildi (n = deneme başına 2-6 dahili çoğaltır, 1-2 çalışmalar, durumun başına 5 veri noktalarının asgari, çubuk grafikler, ortalama ± sem temsil)
Emitörler Şekil 3. Artan sayıda DSO kaçınma artmasına neden olmaktadır. Temsilcisi veri Kanton-S verici sinek sayısı yayıcı sinekler sayısını artırmış gösterir DSO ve kırmızı tonu artırarak kendi kaçınma (etkilediğini gösteriyor, mavi belirtilen 70 yayıcılar ile ). 70 yayıcılar ile karşılaştırıldığında, 10 yayıcılar bulunan veya hava yalnızca küçük şişeler performansı (tek-yönlü ANOVA p = 0.0001, Dunnett çoklu karşılaştırma test sonrası) önemli bir farklılık gösterdi. 40 cevap sinekler 1 dakika verildi. taze flakon ve DSO içeren bir şişeye arasında karar vermek (n = deneme başına 3 iç çoğaltır, 3 bağımsız denemeler, çubuk grafikler, ortalama ± sem temsil)
Şekil 4. seçiminiz time ve meyve sineklerinin genetik arka DSO. Canton-S ve Elwood genotipleri yanıtını etkileyen Oregon ve Sama daha DSO güçlü bir kaçınma görüntülerrkand (Canton-S ile karşılaştırıldığında p <0.05 *, t-testi). Cevapçi sinekler 1 dakika verildi. taze flakon ve DSO içeren bir şişeye arasında karar vermek (n = deneme başına 4-5 dahili çoğaltır, 2 bağımsız denemeler, çubuk grafikler, ortalama ± sem temsil)
Bu protokol, sosyal kaçınma tahlil için ayrıntılı bir yordam açıklanır. Kanton-S sadece daha önce mekanik olmuştur vurguladı var uçar hangi bir şişe önlemek ve yanıt verenlerin seks ve sayı sosyal kaçınma performansı olduğunu etkilemez. Ancak, yanıt genetik arka önemli bir etkisi vardır.
Bu denemeyi başarılı gerçekleştirmek için pek çok kritik adımlar şunlardır: 1) her zaman deneyden önce Sinekler 2 saat aktarmak ve çevrelerini rahatsız değil emin olun; 2) sirkadiyen ritim ve hareket ve aktivite düzeyleri böylece olası değişime bağlı performans farklılıkları azaltmak için ideal Zeitgeber ZT5 (saat ışık başlangıcından sonra zaman) ve ZT9 arasında, günün aynı zamanda her zaman deneyi gerçekleştirmek; Deney yaparken 3) sıcaklık ve nem koşullarını not; % 30'un üzerinde 23-25 ° C ve nem etrafında bir sıcaklık en iyi; 4) d emin değil olunisturb sinekler karar süre boyunca T-labirent cihazı; 5) en az 24 saat kullanmadan önce taze şişeleri dışarı hava emin olun; ve 6), deney süresince her zaman, T-labirent bir tarafına tercih bilmek T-labirent cihazı içinde deney şişesine konumunu değiştirmek için önemlidir. Ek testler bu onaylamak için yapılması gereken rağmen, ampirik bu DSO az 5 dakika içinde "stres" flakon kaçar gibi görünüyor. Buna karşılık, bu sinekler vurguladı sonra 1 saat için DSO yayabilir gibi görünüyor.
Protokolde dikkate alınması gereken çeşitli hususlar bulunmaktadır. sinek ve sosyal kaçınma yaş arasındaki korelasyon şu anda bilinmemektedir. Bu nedenle, bu yaşlanma ile ilişkili davranış değişiklikleri bu yaş 37 önce görünmüyor gibi, 25 ° C'de en fazla iki hafta eski sinekler deneyi gerçekleştirmek için tavsiye edilir. Çiftleşmiş sinekler (ev sahipliği karışık cinsiyette) deney olarak için toplananDSO emisyon sinekler çiftleşme durumu nasıl etkilendiğini bilinmemektedir. DSO kaçınma davranışsal çıkış seks etkilenmez rağmen, altta yatan beyin devreleri cinsel dimorfik olabilir, ve erkek ve dişi sinekler karıştırmak için değil tavsiye edilir. Son olarak, damlatıcının sayısında bir azalma muhtemelen yayılan toplam DSO bir azalmaya bağlı kaçınma bir azalmaya yol açar, uçar. Ancak, yeterli DSO sağlam ve tekrarlanabilir kaçınma yol, hala sadece 10 sinekler mevcut.
Canton S uçan için 60 saniye 30 saniye için cevap sinekler karar zaman azaltılması da PI bir azalma ile sonuçlanır. Bu Kanton-S daha iyi performans uçar hangi koşullar veya mutasyonlar için ayrımcılık için bir araç olarak kullanılabilir. Böylece, mevcut durumda, sosyal kaçınma tahlil genlerin etkisi ve DSO kaçınma çevreyi test etmek için bir davranış paradigma olarak kullanılabilir. Tekniği mastering sonra, gelecek adımlar alınabilirDSO kaçınma ve optimum çalışma sosyal kaçınma deneyi almak için kullanılması gereken yayıcı sinekler tam sayısı için ideal karar zamanı dahil.
Müdahale kötü lokomosyon varsa test mutantlar doğacak bir sınırlama oluşabilir. Deneysel böyle kötü lokomosyonu karşı olabilir bu mutantlar için daha uzun bir seçim süresini belirleyen. Benzer şekilde, CO 2 algılanmasını engelleyecek duyusal eksiklikleri ile uçar - DSO önemli bir bileşeni, veya DSO diğer bilinmeyen bileşeni bu deneyde test edilmesi mümkün olmaz.
Bu cevap sayılmasına olanak tanıyan başka hiçbir tahlil şu anda yok. Bu CO2 DSO 19 bir bileşeni olduğu gösterilmiştir, ancak, diğer stres bireyler önlemek için yapılan bir seçim ile ilgili diğer sinyal bileşenleri, aynı zamanda nörotransmitter henüz tespit edilmemiştir. Benzer şekilde, mekanizma Flie sürücülers DSO bilinmemektedir yayarlar. Bu deney şu anda bir mutant ya da çevre tedavi sosyal ve genel davranış profili belirlemek için ilave bir tezgah üstü teşhis deneyi olarak kullanılabilir. Örneğin, bir karşılaştırabilirsiniz ve stresli sinekler sosyal kaçınma, sosyal alan, yani, en yakın komşusu 23 mesafe ölçümü kontrast. Her iki davranışlar diğer bireylerin varlığına yanıt ve yakın gelmek veya bunları önlemek için karar gerektirir. Bunlar beyin devreleri ve ilgili nörotransmitterlerin incelemek için çok basit ama güçlü yolu vardır. Bu davranış paradigmalar de çok yüksek bir potansiyel bir tarama amaçları için kullanılması gerekmektedir.
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 |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır