A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • النتائج
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

يرتبط اضطراب طيف التوحد (ASD) بضعف السلوك الاجتماعي والتواصلي وظهور السلوك المتكرر. لدراسة العلاقة المتبادلة بين جينات ASD والعجز السلوكي في نموذج ذبابة الفاكهة ، تم وصف خمسة نماذج سلوكية في هذه الورقة لفحص التباعد الاجتماعي ، والعدوان ، والمغازلة ، والاستمالة ، وسلوك التعود.

Abstract

يشمل اضطراب طيف التوحد (ASD) مجموعة غير متجانسة من اضطرابات النمو العصبي مع أعراض سلوكية شائعة بما في ذلك العجز في التفاعل الاجتماعي والقدرة على التواصل ، وتعزيز السلوكيات المقيدة أو المتكررة ، وأيضا ، في بعض الحالات ، صعوبات التعلم والعجز الحركي. كانت ذبابة الفاكهة بمثابة كائن نموذجي لا مثيل له لنمذجة عدد كبير من الأمراض البشرية. نظرا لأن العديد من الجينات متورطة في ASD ، فقد ظهر ذباب الفاكهة كطريقة قوية وفعالة لاختبار الجينات التي يفترض أنها متورطة في الاضطراب. نظرا لأن مئات الجينات ، ذات الأدوار الوظيفية المتنوعة ، متورطة في ASD ، فإن نموذج ذبابة جيني واحد من ASD غير ممكن. بدلا من ذلك ، فإن الطفرات الجينية الفردية ، أو ضربات قاضية للجينات ، أو الدراسات القائمة على الإفراط في التعبير لمتماثلات الذباب للجينات المرتبطة باضطراب طيف التوحد هي الوسيلة الشائعة لاكتساب نظرة ثاقبة فيما يتعلق بالمسارات الجزيئية الكامنة وراء هذه المنتجات الجينية. تتوفر مجموعة من التقنيات السلوكية في ذبابة الفاكهة والتي توفر قراءة سهلة للعجز في مكونات سلوكية محددة. ثبت أن مقايسة الفضاء الاجتماعي ومقايسات العدوان والتودد في الذباب مفيدة في تقييم العيوب في التفاعل الاجتماعي أو التواصل. سلوك الاستمالة في الذباب هو قراءة ممتازة للسلوك المتكرر. يستخدم مقايسة التعود في الذباب لتقدير القدرة على تعلم التعود ، والذي وجد أنه يتأثر في بعض مرضى ASD. يمكن استخدام مزيج من هذه النماذج السلوكية لإجراء تقييم شامل لحالة المرض البشري الشبيه بالتوحد في الذباب. باستخدام الذباب الطافر Fmr1 ، وتلخيص متلازمة Fragile-X في البشر ، وضربة قاضية لصف POGZ-homolog في الخلايا العصبية الذبابة ، أظهرنا عجزا قابلا للقياس الكمي في التباعد الاجتماعي ، والعدوان ، وسلوك المغازلة ، وسلوك الاستمالة ، والتعود. يتم عرض هذه النماذج السلوكية هنا في أبسط أشكالها المباشرة مع افتراض أنها ستسهل استخدامها على نطاق واسع للبحث في ASD واضطرابات النمو العصبي الأخرى في نماذج الذباب.

Introduction

يشمل اضطراب طيف التوحد (ASD) مجموعة غير متجانسة من الاضطرابات العصبية. ويشمل مجموعة من اضطرابات النمو العصبي المعقدة التي تتميز بعجز متعدد السياقات ومستمر في التواصل الاجتماعي والتفاعل الاجتماعي ووجود أنماط واهتمامات سلوكية وأنشطة مقيدة ومتكررة1. وفقا لمنظمة الصحة العالمية (WHO) ، يتم تشخيص 1 من كل 100 طفل مصاب بالتوحد في جميع أنحاء العالم بنسبة ذكور إلى إناث تبلغ 4.22. يصبح المرض واضحا في السنة الثانية أو الثالثة من العمر. يظهر أطفال ASD عدم الاهتمام بالمعاملة بالمثل الاجتماعية والعاطفية والتواصل غير اللفظي ومهارات العلاقات. يظهرون سلوكيات متكررة مثل الحركة الحركية النمطية ، واتباع روتين غير مرن وطقوسي ، وتركيز مكثف على....

Protocol

انظر جدول المواد للحصول على التفاصيل المتعلقة بجميع المواد والكواشف المستخدمة في هذا البروتوكول.

1. مقايسة العدوان

  1. إعداد ساحة فحص العدوان
    1. خذ صفيحة قياسية من 24 بئرا (الشكل 1 أ) واستخدم كل بئر من اللوحة ك "ساحة" واحدة (الشكل 1 ب) لعدوان الذباب. املأ نصف كل بئر بطعام ذبابة منتظم واتركه يجف طوال الليل.
      ملاحظة: اختياريا ، قد يتم تضمين نقطة محورية للعدوان في الساحة ، مثل نقطة من معجون الخميرة أو أنثى مقطوعة الرأس لضمان عدوان الذكور.
    2. خذ أي ورقة بلاستيكية / أكريليك شفافة ، تكفي لتغطية سطح حوالي ثلاثة إلى أربعة آبار. قم بتثقي....

النتائج

مقايسة العدوان
كنموذج ذبابة ASD ، تم استخدام الذباب الطافر Fmr1 63,64. تم استخدام1118 من الذكور كمجموعة تحكم و Fmr1 عبر الزيجوت غير المتجانس Fmr1Δ113M / Fmr1Δ50M57 ذباب ذكر كذباب تجريبي ؛ تم إيواء الذكور البالغين في أنابيب الع?.......

Discussion

يستخدم ذبابة الفاكهة ككائن نموذجي جيد للبحث في الاضطرابات العصبية البشرية بسبب درجة عالية من الحفاظ على تسلسل الجينات بين جينات الذبابة والأمراض البشرية9. العديد من النماذج السلوكية القوية تجعله نموذجا جذابا لدراسة الأنماط الظاهرية التي تتجلى في الطفرات التي تلخص الأم.......

Disclosures

ليس لدى المؤلفين أي تضارب في المصالح للكشف عنه.

Acknowledgements

نحن ممتنون للغاية لماني راماسوامي (NCBS ، بنغالور) وباسكار باكثافاشالو (IIT Mandi) لإعداد فحص التعود واختيار الرائحة ، بافان أغراوال (MAHE) لاقتراحاته القيمة حول مقايسة العدوان ، أميتافا ماجومدار (NCCS ، بيون) لمشاركة النموذج الأولي لغرفة فحص المغازلة وخطوط الذباب الطافرة Fmr1 ، وغوراف داس (NCCS ، بيون) لمشاركة خط MB247-GAL4. نشكر مركز بلومنجتون ذبابة الفاكهة (BDSC ، إنديانا ، الولايات المتحدة الأمريكية) ، والمعهد الوطني لعلم الوراثة (NIG ، كيوتو ، اليابان) ، وجامعة Banaras Hindu (BHU ، فاراناسي ، الهند) ، والمركز الوطني للعلوم البيولوجية (NCBS ، بنغالور ، الهند) لخطوط ذبابة الفاكهة . تم دعم العمل في المختبر بمنح من SERB-DST (ECR / 2017/0029....

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
Aggression arena:
Standard 24-well plate made of transparent polystyrene12 cm x 8 cm x 2 cm. Diameter of a single well= 18 cm. Sigma-aldrich #Z707791; depth = 1 cm
Transparent plastic/acrylic sheetAlternative: a perforated lid of a cell culture plate
Social Space Assay:
Binder clips19 mm
Glass sheets and acrylic sheets of customized sizesThickness = 5 mm
Courtship assay:
Nut and bolt with threading
Perspex sheets of customized shapesi) Lid: A custom-made round transparent Perspex disk (2-3 mm thickness, 70 mm diameter) with one loading hole at the peripheral region and another screw hole at the center (diameter ~ 3 mm for each); ii) A second transparent thicker Perspex disk (3-4 mm thickness, 70 mm diameter), with 6-8 perforations of diameter 15 mm, equidistant from the center; iii) Base: Same as lid except without the loading hole
Grooming assay:
Diffused glass-covered LED panel10–15-Watt ceiling mountable LED panel
Habituation and Y-maze assay
Climbing chambersx2, Borosilicate glass
Adapter for connecting Y-maze with entry vialPerspex, custom made, measurements in Figure 5A
Clear reagent bottlesBorosil #1500017
Gas washing stopperBorosil #1761021
Glass vialOD= 25 mm x Height= 85 mm; Borosilicate Glass
Odorant (Ethyl Butyrate)Merck #E15701
Paraffin wax (liquid) lightSRL #18211
Roller clampsPolymed #14098
Silicone tubesOD = 0.6 cm, ID = 0.3 cm; roller clamps for flow control
Vacuum pumpHana #HN-648 (Any aquarium pump with flow direction reversed manually)
Y-mazeBorosilicate glass
Y-shaped glass tube (borosilicate glass)Custom made, measurements in Figure 5A
Common items:
Any software for video playback (eg.- VLC media player)https://www.videolan.org/vlc/
Computer for video data analysis
Fly bottlesOD= 60 mm x Height= 140 mm; glass/polypropylene
Fly vialsOD= 25 mm x Height= 85 mm; Borosilicate Glass
Graph-pad Prism softwarehttps://www.graphpad.com/scientific-software/prism/www.graphpad.com/scientific-software/prism/
ImageJ softwarehttps://imagej.net/downloads
Timer
Video camera with video recording set upCamcorder or a mobile phone camera will work
For Fly Aspirator:
CottonAbsorbent, autoclaved
ParafilmSigma-aldrich #P7793
Pipette tips200 µL or 1000 µL, choose depeding on outer diameter of the silicone tube
Silicone/rubber tubelength= 30-50 cm. The tube should be odorless
Composition of Fly food:
Ingredients (amount for 1 L of food)
Agar (8 g)SRL # 19661 (CAS : 9002-18-0)
Cornflour (80 g)Organic, locally procured
D-Glucose (20 g)SRL # 51758 (CAS: 50-99-7)
Propionic acid (4 g)SRL # 43883 (CAS: 79-09-4)
Sucrose (40 g)SRL # 90701 (CAS: 57-50-1)
Tego (Methyl para hydroxy benzoate) (1.25 g)SRL # 60905 (CAS: 5026-62-0)
Yeast Powder (10 g)HIMEDIA # RM027
Fly lines used in the experiments in this study:
Wild type (Canton S or CS)BDSC # 64349
w1118BDSC # 3605
w[1118]; Fmr1[Δ50M]/TM6B, Tb[+]BDSC # 6930
w[*]; Fmr1[Δ113M]/TM6B, Tb[1]BDSC # 67403
MB247-GAL4 (Gaurav Das, NCCS Pune, India)BDSC # 50742
LN1-GAL4NP1227, NP consortium, Japan
row-shRNABDSC # 25971

References

  1. American Psychiatric Association. . American Psychiatric Association DSM-5 Task Force Diagnostic and statistical manual of mental disorders: DSM-5TM, 5th ed. , (2013).
  2. Zeidan, J., et al. Global prevalence of autism: A systematic review update. Autism Res. 15

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

211

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Research

Education

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved