JoVE Logo
Authors
Contact Us

Sign In

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 الاهتمامات المقيدة. يظهر أطفال ASD درجة عالية من الاستجابة تجاه اللمس والشم والصوت والذوق في حين أن استجابة الألم ودرجة الحرارة منخفضة نسبيا1. يختلف اختراق هذا الاضطراب أيضا بين المرضى المختلفين الذين يعانون من ASD وبالتالي يزداد التباين.

يعتمد التشخيص السريري الحالي لاضطراب طيف التوحد على التقييم السلوكي للأفراد حيث لا يوجد اختبار جيني مؤكد قائم على العلامات الحيوية أو اختبار جيني شائع يغطي جميع أشكال ASD3. سيكون فك رموز القواعد الجينية والفسيولوجية العصبية مفيدا في استهداف استراتيجيات العلاج. في العقد الماضي ، أدت مجموعة كبيرة من الأبحاث إلى تحديد مئات الجينات التي يتم حذفها أو تحورها أو التي يتم تغيير مستويات تعبيرها في مرضى ASD. تؤكد الأبحاث الجارية على التحقق من صحة مساهمة هذه الجينات المرشحة باستخدام كائنات نموذجية مثل الفأر أو ذبابة الفاكهة ، حيث يتم التخلص من هذه الجينات أو هدمها متبوعة باختبارات للعجز السلوكي الشبيه بالتوحد وتوضيح المسارات الجينية والجزيئية الأساسية التي تسبب الحالات الشاذة. يظهر نموذج الماوس الذي يلخص اختلافات رقم النسخ (CNVs) في مواقع الكروموسومات البشرية 16p11.2 بعض العيوب السلوكية ASD4،5،6. التعرض قبل الولادة لحمض الفالبرويك المسخي (VPA) هو نموذج فأر آخر يصور سمات تشبه ASD 7,8 البشري. بالإضافة إلى ذلك ، هناك مجموعة من نماذج الفئران التي تظهر التوحد المرتبط بالمتلازمة الوراثية ، على سبيل المثال ، نماذج متلازمية أحادية الجين ناتجة عن طفرات في Fmr1 و Pten و Mecp2 و Cacna1c ونماذج غير متلازمية أحادية الجين ناتجة عن طفرات في جينات مثل Cntnap2 أو Shank أو Neurexin أو Neuroligin 5.

ذبابة الفاكهة (ذبابة الفاكهة الميلانوجاستر) هي كائن نموذجي بارز آخر لدراسة القواعد الخلوية والجزيئية والجينية لعدد كبير من الاضطرابات البشرية9 ، بما في ذلك ASD. تشترك ذبابة الفاكهة والبشر في عمليات بيولوجية محفوظة للغاية على المستويات الجزيئية والخلوية والمشبكية. تم استخدام ذباب الفاكهة بنجاح في دراسات ASD10،11،12 لتوصيف الجينات المرتبطة ب ASDs وفك دورها الدقيق في تكوين المشابك ، والوظيفة المشبكية واللدونة ، وتجميع الدوائر العصبية ، والنضج. تم العثور على متجانسات الذباب للجينات المرتبطة ب ASD لها أدوار في تنظيم السلوك الاجتماعي و / أو المتكرر11،13،14،15،16،17،18،19،20،21. عملت ذبابة الفاكهة أيضا كنموذج لفحص جينات ASD ومتغيراتها15،22،23. التحدي الأكبر في أبحاث ASD في الذباب هو أنه ، على عكس نماذج الأمراض الأخرى ، لا يوجد نموذج واحد لذبابة ASD. لفهم تأثير الطفرات أو هدم جين ASD معين ، يحتاج الباحث إلى التحقق مما إذا كانت الأنماط الظاهرية السلوكية تحاكي بشكل كاف أعراض مرضى ASD ، ثم المضي قدما نحو فهم الأسس الجزيئية أو الفسيولوجية للأنماط الظاهرية.

وبالتالي ، فإن اكتشاف الأنماط الظاهرية الشبيهة باضطراب طيف التوحد أمر حيوي لأبحاث ASD في نموذج الذبابة. ظهرت حفنة من التقنيات السلوكية على مر السنين والتي تمكننا من اكتشاف التشوهات مثل العجز في السلوك / التفاعل الاجتماعي ، والتواصل ، والسلوكيات المتكررة ، والاستجابة للمنبهات. بالإضافة إلى ذلك ، تم إجراء العديد من التعديلات والترقيات لهذه التقنيات السلوكية في مختبرات مختلفة لتناسب متطلبات محددة مثل الترقية وأتمتة المقايسات والقراءات والقياس الكمي وطرق المقارنة. في مقالة الفيديو هذه ، يتم عرض الإصدارات الأساسية لخمسة نماذج سلوكية ، والتي ، مجتمعة ، يمكن استخدامها للكشف عن النتائج السلوكية الشبيهة باضطراب طيف التوحد بأسهل طريقة.

العدوان هو سلوك فطري محفوظ تطوريا يؤثر على البقاء والتكاثر24. يتأثر السلوك العدواني تجاه المحددات ب "الدافع للتنشئة الاجتماعية"25,26 وكذلك "التواصل"27 ، وكلاهما يتعرض للخطر لدى الأفراد المتأثرين بالتوحد. يتم وصف السلوك العدواني بشكل جيد في ذبابة الفاكهة وقابليته للقياس الكمي من خلال مقايسة العدوان القوية28،29،30 والأساس الجيني والبيولوجي العصبي المفهوم جيدا31 يجعله نموذجا سلوكيا مناسبا32 لتقييم النمط الظاهري ASD في نموذج الذبابة. يتأثر العدوان بالعزلة الاجتماعية بعيدا عن البيئة الاجتماعية ، مما يؤدي إلى العدوان المعزز. وقد لوحظ الشيء نفسه عندما يتم إيواء ذكور الذباب في عزلة لبضعة أيام33,34. اختبار سلوكي آخر يحدد كمية التواصل الاجتماعي في الذباب هو فحص الفضاء الاجتماعي35 ، والذي يقيس المسافات بين أقرب الجيران ومسافات الطيران البيني في مجموعة صغيرة من الذباب ، مما يجعله مناسبا تماما لاختبار أدوار تقويم الجينات ASD في الذباب12،21،36،37 وكذلك نماذج ذبابة ASD المستحثة بيئيا38 ، 39.

مقايسة مغازلة ذبابة الفاكهة هي نموذج سلوكي آخر يستخدم بشكل متكرر لفحص التغيير في المهارات الاجتماعية والتواصلية عند التلاعب بالدائرة أو الجينات ، بما في ذلك الجينات المرتبطة بالتوحد18،19،21،40. تنتشر أنماط السلوك المتكررة في مرضى ASD ، والتي يتم تلخيصها في الذباب عن طريق سلوك الاستمالة - سلسلة من الإجراءات النمطية المتميزة التي يتم إجراؤها للتنظيف وأغراض أخرى. تم استخدامه بنجاح لفحص تأثير طفرات جين ASD في الذباب21,41 وكذلك التعرض للمواد الكيميائية38,39. تم وصف التطورات المتعددة والأتمتة في الفحص قبل16،41،42،43 ؛ هنا ، نعرض نمط الفحص الأساسي ، والذي يسهل اعتماده وتحديده.

من المعروف أن ASD يؤثر على القدرة على التعود والتعلم والذاكرة لدى بعض المرضى44،45،46،47،48،49،50 ، الكائنات الحية النموذجية ASD51،52 ويسبب أيضا عجزا في السلوكيات الشمية المختلفة50. تم استخدام تعود القفز الخفيف من ذبابة الفاكهة سابقا للكشف عن جينات ASD23. يمكن فحص التعود بطريقة بسيطة لمقايسة التعود الشمي53،54،55. نصف طريقة الحث على التعود الشمي وفحص النتيجة باستخدام مقايسة اختيار الرائحة الثنائية الكلاسيكية القائمة على متاهةY 56 والتي يمكن استخدامها للكشف عن العيوب في التعود في طفرة جين ASD أو حالة ضربة قاضية للجينات. لتقييم ما إذا كان تأثير طفرة (أو ضربة قاضية جينية) أو علاج دوائي على سلوك ذبابة يرقى إلى النمط الظاهري الشبيه باضطراب طيف التوحد ، يمكن للمرء استخدام مزيج من هذه المقايسات 5 الموصوفة هنا.

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 بتثقيب الورقة لعمل فتحة صغيرة قطرها ~ 2.5 مم لإدخال الذباب الفردي في الآبار من خلالها.
  2. تحضير شفاط الذبابة
    1. خذ أنبوبا مطاطيا / سيليكون بطول 30-50 سم (الشكل 1C1).
    2. خذ طرف ماصة 200 ميكرولتر (أو 1000 ميكرولتر) واقطع ~ 1 سم من الطرف الضيق. أدخل الطرف المقطوع في أحد طرفي الأنبوب المطاطي ؛ ستكون هذه النصيحة هي "نهاية الفم" ، وتستخدم للشفط القائم على الفم.
    3. خذ طرف ماصة آخر واقطع الطرف الضيق لهذا الطرف لعمل فتحة كافية لدخول ذبابة من خلاله. أدخل قاعدة طرف الماصة هذا في نهاية ذيل الأنبوب ؛ سيكون هذا هو "نهاية الذبابة" للشفاط ، حيث سيتم استنشاق الذبابة (الشكل 1C2).
    4. أدخل قطعة من القماش الشبكي أو طبقة رقيقة من القطن على "الطرف الذبابة" للأنبوب - عند التقاطع بين الأنبوب والطرف. تأكد من أن الذبابة المستنشقة في طرف الماصة تظل محاصرة في الطرف ، أمام الشبكة.
    5. أغلق التقاطعات بين الأنبوب وأطراف الماصة باستخدام parafilm.
  3. إعداد أنابيب السكن الواحد وقوارير الإسكان الجماعي
    1. إعداد أنابيب السكن الواحد
      1. أضف ما يقرب من 500 ميكرولتر من طعام الذباب الطازج إلى أنبوب ميكروفوج سعة 2 مل (الشكل 1 د). استخدم جهاز طرد مركزي صغير لسحب الطعام إلى الجزء السفلي من الأنبوب.
      2. اضبط الطعام ليتجمد في درجة حرارة الغرفة عن طريق إبقاء الغطاء مفتوحا طوال الليل. قم بتغطية الأنابيب بقطعة قماش ناعمة لمنع الذباب الضال من دخول الأنابيب.
      3. قم بثقب أغطية أنابيب microfuge بإبر لتدوير الهواء ، وأغلق الأغطية بعد تصلب الطعام.
    2. إعداد قوارير الإسكان الجماعي
      1. خذ قوارير ذبابة منتظمة واملأ الحد الأدنى من القوارير بالطعام الطازج (الشكل 1 د).
  4. تحضير الذباب قبل التجربة
    1. الحفاظ على خطوط الذباب من الأنماط الجينية المرغوبة في زجاجات زجاجية / بلاستيكية عادية تحتوي على طعام ذبابة قياسي في حاضنة عند 25 درجة مئوية في دورة ضوء / مظلمة لمدة 12 ساعة.
    2. اجمع الذباب المغلق حديثا (من 0 إلى 24 ساعة) من النمط الجيني المطلوب وافصله عن جنسه تحت تخدير ثاني أكسيد الكربون باستخدام مجهر مجسم.
    3. أدخل نصف الذباب الذكر بشكل فردي في "أنابيب السكن الفردي". احتفظ بالنصف الآخر من ذكور الذباب في مجموعة من 10 مع إناث الذباب في "قوارير إسكان جماعية" منتظمة تخلق حالة اجتماعية. قم بتخزين جميع الأنابيب والقوارير على حرارة 25 درجة مئوية لمدة 5 أيام.
      ملاحظة: الحفاظ على درجة حرارة 24-25 °C والرطوبة ~ 50٪ في غرفة السلوك. سلالات الذباب المستخدمة هي: w1118 و FMR الذباب الطافر عبر الزيجوتات (Fmr1Δ50M / Fmr1Δ113M) 57. يظهر ذباب Fmr1 ، الذي تم عزله لمدة 5 أيام ، انخفاضا ملحوظا في نوبات العدوان تجاه ذكر آخر (الشكل 1E) .
  5. إجراء تجربة السلوك العدواني
    1. قم بإجراء تجربة العدوان خلال النافذة الزمنية ZT0-ZT3 حيث يظهر الذباب ذروة النشاط خلال هذا الوقت من اليوم.
      ملاحظة: ZT = وقت Zeitgeber في دورة ضوء / مظلمة قياسية مدتها 12 ساعة ؛ ZT0 = أضواء مضاءة ، أي بداية مرحلة الضوء ، ZT3 = 3 ساعات بعد بدء مرحلة الضوء ، وهكذا. ZT12 = إطفاء الأنوار.
    2. نقل اثنين من الذباب الذكور إما من غرف السكن الفردي أو الجماعي بطريقة شفط الفم إلى ساحة العدوان من خلال الفتحة الموجودة في الغطاء ؛ حرك الحفرة بعيدا على الفور للتأكد من أن الذباب لا يستطيع الهروب.
    3. اسمح للذباب بالتأقلم داخل الساحة لمدة 1-2 دقيقة. ابدأ المؤقت لمدة 20 دقيقة. فيديو سجل الذباب لمدة 20 دقيقة كاملة عن طريق وضع كاميرا أو هاتف محمول عموديا تماما فوق الساحة باستخدام حامل. تأكد من أن أنواع النوبات العدوانية مرئية في الفيديو.
      ملاحظة: تأكد من إضاءة واضحة للساحة وتجنب أي وهج / انعكاس من الغطاء يسقط مباشرة على عدسة الكاميرا.
    4. كرر التجربة ل 15-20 زوجا من الذباب لكل نمط وراثي وكل نوع من أنواع ظروف السكن.
      ملاحظة: يمكن إبطال التحيز اللاواعي عن طريق التعمية المزدوجة لذباب التحكم والاختبار وكذلك ملفات الفيديو التي تنتمي إلى أنماط جينية متعددة.
  6. تحليل بيانات فحص العدوان
    1. انقل ملفات الفيديو إلى جهاز كمبيوتر بشاشة كبيرة بما فيه الكفاية بحيث تكون النوبات العدوانية مرئية.
    2. قم بتشغيل الفيديو واحسب العدد الإجمالي للنوبات العدوانية في فترة زمنية مدتها 20 دقيقة58,59.
    3. تجميع وتنظيم البيانات من كل نمط وراثي وكل نمط مبيت في جدول بيانات وإجراء تحليل البيانات باستخدام أي برنامج إحصائي. قم بإجراء اختبار t ثنائي الطرف وارسم البيانات كمربع وشعيرات.

2. مقايسة الفضاء الاجتماعي

ملاحظة: تم وصف بروتوكول الفحص والساحة والتحليل الموصوف هنا سابقا60,61.

  1. إعداد ساحة فحص الفضاء الاجتماعي (SSA)
    1. ضع فواصل الأكريليك المثلثة (الارتفاع = 8.9 سم ، القاعدة = 6.7 سم ، والسماكة = 0.3 سم) بشكل مسطح فوق لوح زجاجي مستطيل (13.5 سم × 10.4 سم ، سمك 0.3 سم) بحيث يتم محاذاة الزوايا اليمنى لفواصل الأكريليك مع زوايا الجزء الزجاجي (الشكل 2 أ).
    2. ضع فواصل أكريليك مستطيلة (6.7 سم × 1.5 سم ، سمك = 0.3 سم) بشكل مسطح على لوح الزجاج ، محاذاة مع قواعد الفواصل الثلاثية. بعد هذا الترتيب ، تأكد من أن الفواصل الأكريلية الأربعة تحيط بساحة مثلثة (~ 2.16 سم مربع61) على لوح زجاجي مستطيل لا تغطيه الفواصل (الشكل 2 أ ، ب). ضع ملصقا لمسطرة (الشكل 2 ج) على أحد الفواصل المثلثة وتأكد من أنه مرئي من الأعلى.
    3. الآن ضع جزءا زجاجيا مستطيلا ثانيا (13.5 سم × 10.4 سم ، سمك 0.3 سم) أعلى فواصل الأكريليك بحيث يتماشى مع الجزء الزجاجي في الأسفل ؛ سينتهي الأمر بفواصل الأكريليك محصورة بين المساحة الزجاجية ، تاركة مساحة مثلثة في المنتصف بين لوحين زجاجيين. استخدم أربعة مشابك رابطة صغيرة لتثبيت الأجزاء والفواصل.
  2. إعداد الذباب ل SSA
    1. اجمع الذباب المغلق حديثا (من 0 إلى 24 ساعة) من النمط الوراثي المطلوب وافصله عن الجنس تحت التخدير البارد باستخدام مجهر مجسم.
      ملاحظة: قم بتبريد جهاز التخدير البارد (يمكن استخدام طبق بتري) في حاضنة -20 درجة مئوية. ضع الذباب في قوارير فارغة ، واغمر هذه القوارير في الثلج (في دلو ثلج) حتى يصبح الذباب غير متحرك ، وضعه على طبق بتري البارد ، وابدأ الفرز.
    2. قم بتخزين الذباب الذكور والإناث بشكل منفصل لمدة 24 ساعة في قوارير الطعام في حاضنة 25 درجة مئوية مع دورة ضوء / مظلمة لمدة 12 ساعة.
      ملاحظة: بالنسبة للتجارب الموضحة هنا، كانت سلالات الذباب المستخدمة هي w1118 و FMR الذباب الطافر عبر الزيجوتات (Fmr1Δ50M/Fmr1Δ113M).
  3. إجراء تجربة SSA
    1. الحفاظ على نفس الظروف التجريبية مثل مقايسة العدوان (درجة الحرارة: 24-25 °C ، الرطوبة ~ 50٪) وإجراء التجربة خلال النافذة الزمنية ZT0-ZT3.
    2. قم بإزالة مشبك الموثق الأيمن السفلي وقم بإزاحة هذا الفاصل المستطيل قليلا للخارج بحيث يتم إنشاء فجوة (~ 0.5 سم) بين الفواصل المستطيلة.
    3. نقل الذباب (الذي تم جمعه في اليوم السابق) من قارورة الطعام إلى قارورة فارغة. قم بنقلها إلى ساحة الفضاء الاجتماعي (المنطقة الثلاثية) عن طريق الشفط اللطيف من خلال المساحة التي تم إنشاؤها بين الفواصل المستطيلة. أغلق المساحة على الفور عن طريق تحريك الفاصل المستطيل ومشبك الموثق للخلف في مواقعهما وتأكد من عدم ترك مساحة للذباب للهروب.
    4. من خلال تثبيت الحجرة في الوضع الرأسي ، قم بقصف الحجرة برفق 3 مرات على وسادة ناعمة للتأكد من أن جميع الذباب في قاعدة الغرفة في بداية التجربة.
    5. قم بتثبيت غرفة SSA في الوضع الرأسي وابدأ تشغيل المؤقت. التقط صورة واضحة للساحة بعد 20 دقيقة عندما يستقر الذباب في مواقعه في الساحة ويظهر الحد الأدنى من الحركة. تجنب الوهج والإضاءة غير المنتظمة.
    6. كرر التجربة 3x لنفس مجموعة الذباب عن طريق قصف الذباب وتكرار الخطوات من الخطوات 2.3.5 إلى 2.3.7 (النسخ المتماثلة الداخلية). كرر 3x مع مجموعة مختلفة من الذباب من نفس النمط الجيني / الحالة (تكرار مستقل).
      ملاحظة: قم بتجميد غرفة الفحص للتخلص من الذباب من الغرفة. امسح الأسطح الزجاجية والبلاستيكية بالإيثانول لإزالة جميع الروائح بعد إجراء جولة واحدة من التجربة مع مجموعة واحدة من الذباب.
  4. تحليل بيانات فحص الفضاء الاجتماعي
    1. قم بتحليل الصور في برنامج ImageJ62 وقم بسرد المسافات بين الطيران الأقرب إلى الجار كما هو موضح سابقا61.
    2. إجراء التحليل الإحصائي ورسم الرسوم البيانية باستخدام البرامج الإحصائية.
      ملاحظة: سلالات الذباب المستخدمة في مقايسة SSA الموصوفة هنا هي w1118 و Fmr1 الذباب الطافر عبر الزيجوت (Fmr1Δ50M / Fmr1Δ113M) 57. يظهر ذباب Fmr1 مسافة متزايدة بشكل ملحوظ من أقرب الجيران (الشكل 2D).

3. مقايسة الخطوبة

  1. غرفة الخطوبة
    1. اجمع القطع الأربعة لغرفة الخطوبة (الشكل 3 أ) معا بالترتيب الموضح في الشكل 3 ب. سيعمل كل ثقب للقرص المركزي ، محصور بين الغطاء والقطع الأساسية ، ك "غرفة مغازلة" (الشكل 3C).
  2. الحصول على الإناث premated
    1. بدء والحفاظ على زجاجات ثقافة متعددة من ذباب CS (Canton S ، النوع البري) مع ~ 60-100 ذباب من الذكور والإناث في كل زجاجة طعام.
    2. عندما يخرج البالغون ، تخلص من جميع الذباب البالغ وانقل الذباب الخارج من هذه الزجاجات كل 2-3 ساعات إلى قوارير طعام جديدة مكملة بكمية صغيرة من معجون الخميرة.
      ملاحظة: تجنب اكتظاظ القوارير. احرص على عدم نقل الذباب القديم أو اليرقات أو الشرانق إلى قارورة التزاوج.
    3. احتضان هذه "قوارير التزاوج" لمدة 4 أيام للتأكد من أن جميع الإناث قد تزاوجت.
  3. إعداد أنابيب السكن الفردي للذكور
    1. أضف ما يقرب من 500 ميكرولتر من طعام الذباب إلى كل أنبوب ميكروفوج سعة 2 مل. استخدم آلة الطرد المركزي الصغيرة لسحب الطعام إلى الجزء السفلي من الأنبوب.
    2. السماح بتصلب الطعام بين عشية وضحاها ، وقطع غطاء أنبوب microfuge ، وتغطيته مع parafilm ، وتثقيب parafilm بإبرة لتدوير الهواء.
  4. جمع وعزل الذكور العذارى
    1. قم بإعداد الصلبان مع 10-15 من الذكور و 20-30 من الإناث البكر من الأنماط الوراثية المرغوبة في قوارير طعام منفصلة.
    2. اجمع الذكور البكر من الأنماط الجينية المرغوبة من النسل واحتفظ بها بشكل فردي في "أنابيب أحادية السكن" باستخدام الشفاط. استمر في جمع الذكور المغلقة حديثا كل 5-6 ساعات (حتى 40-50 ذكرا لكل نمط وراثي) وعزلهم في أنابيب فردية أحادية السكن.
    3. أعد إغلاق غطاء الأنبوب باستخدام البارافيلم.
  5. إجراء تجربة مقايسة الخطوبة
    1. بعد 5 أيام من عزل ذكور الاختبار ، قم بإجراء مقايسة الخطوبة خلال النافذة الزمنية ZT0-ZT3.
    2. قم بإعداد أجهزة تسجيل الفيديو مسبقا مع التركيز على مساحة عمل الفحص.
    3. بمساعدة شفاط ، اجمع أنثى واحدة (6-10 أيام) من قوارير التزاوج وأدخلها في غرفة الخطوبة.
    4. باستخدام الشافطة ، انقل برفق ذبابة ذكر (تحكم / اختبار) من أنبوب السكن الفردي إلى غرفة الخطوبة التي تحتوي على الأنثى المفردة من خلال فتحة النقل. قم بتدوير الغطاء بسرعة لإغلاق الحجرة.
    5. فيديو تسجيل سلوك الذباب لمدة 15 دقيقة.
  6. تحليل بيانات الفيديو والإحصاءات
    1. نقل ملفات الفيديو إلى جهاز كمبيوتر ؛ لاحظ المدة الزمنية التي يقضيها الذكر في الخطوبة خلال 15 دقيقة من خلال تصفح الفيديو يدويا.
    2. احسب مؤشر الخطوبة (CI) لكل ذبابة ذكر ، وهو جزء (أو نسبة مئوية) من الوقت الذي يقضيه الذكر في مغازلة الأنثى خلال 15 دقيقة.
    3. احسب العدد الإجمالي لمحاولات الجماع في 15 دقيقة.
    4. لاحظ مدة الفارق الزمني التي أظهرها الذكر قبل محاولته الأولى للمحكمة على أنها زمن انتقال الخطوبة (CL).
      ملاحظة: يوصى بتحليل 40-60 ذكرا لكل حالة / نمط وراثي لتحقيق القوة الإحصائية وتحديد اتساق نتائج CI.

4. فحص سلوك الاستمالة

  1. ساحة فحص سلوك الاستمالة
    1. استخدم حجرة دائرية صغيرة بحجم ~ 0.4 سم3 كساحة لتسجيل سلوك الاستمالة.
      ملاحظة: يمكن استخدام نفس ساحة الخطوبة الموضحة في القسم 3 لفحص سلوك الاستمالة.
    2. نظرا لأن سلوك الاستمالة يتضمن تسجيل حركة الأعضاء الدقيقة مثل الساقين ، استخدم تسجيل فيديو عالي الدقة أو عالي التباين. لاتباع هذا البروتوكول ، استخدم لوحة LED مغطاة بالزجاج المنتشر كسطح مضاء بشكل موحد بأبعاد 20 سم × 20 سم. ضع حجرة الخطوبة أعلى اللوحة لضمان مرور الضوء من الأسفل عبر الغرفة.
  2. تحضير الذباب قبل التجربة
    1. الحفاظ على ذباب النمط الجيني التجريبي في زجاجات الطعام عند 25 درجة مئوية مع دورة ضوء / ظلام لمدة 12 ساعة.
    2. اجمع الذباب المغلق حديثا (من 0 إلى 24 ساعة) من النمط الجيني المطلوب وافصله عن جنسه تحت التخدير البارد باستخدام مجهر مجسم كما هو موضح في فحص الفضاء الاجتماعي.
    3. عزل الذباب الذكور في أنابيب السكن واحد (كما هو مستخدم في مقايسة العدوان) لمدة 24 ساعة.
      ملاحظة: بالنسبة للتجربة الموضحة هنا، كانت سلالات الذباب المستخدمة: W1118 و FMR الذباب الطافر عبر الزيجوتات غير المتجانسة (Fmr1Δ50M/Fmr1Δ113M).
  3. إجراء فحص سلوك الاستمالة
    1. الحفاظ على درجة حرارة 24-25 °C والرطوبة ~ 50٪ ؛ قم بإجراء التجربة خلال النافذة الزمنية ZT0-ZT316.
    2. انقل ذبابة ذكر ذات منزل واحد من أنبوب مبيت واحد إلى ساحة الاستمالة باستخدام شفاط. حرك الفتحة الموجودة في الغطاء على الفور للتأكد من أن الذباب لا يمكنه الهروب.
    3. ضع ساحة الاستمالة على لوحة LED منتشرة واسمح للذبابة بالتأقلم داخل الساحة لمدة 1 دقيقة. فيديو سجل الذبابة لمدة 10 دقائق عن طريق وضع الكاميرا عموديا تماما فوق الساحة المثبتة على حامل. تأكد من أن أنواع نوبات الاستمالة مرئية وقابلة للقياس الكمي في الفيديو.
      ملاحظة: يتضمن سلوك الاستمالة فرك الرأس والعينين والهوائيات وخرطوم الصدر والبطن والأعضاء التناسلية والأجنحة ذات الأرجل (الزوج الأول: T1 أو الزوج الثاني: T2 أو الزوج الثالث من الأرجل: T3). المعلمات السلوكية للاستمالة التي تم أخذها في الاعتبار في هذه الدراسة هي كما هو موضح في Andrew et al. 41 وموضح في الشكل 4.
    4. كرر التجربة لكل نمط جيني.
    5. تحليل البيانات السلوكية للاستمالة
      1. تحليل مقاطع الفيديو وحسابالمعلمات الأربعة التالية: الاستمالة مؤشر (النسبة المئوية للوقت الذي يقضيه في الاستمالة) ؛ زمن انتقال الاستمالة (الوقت حتى نوبة الاستمالة الأولى) ؛ رقم نوبة الاستمالة ؛ ومتوسط مدة نوبة الاستمالة (إجمالي مدة النوبة / رقم النوبة).
      2. ضع علامة على نوبة استمالة واحدة على أنها منتهية عندما تتوقف الذبابة عن إظهار أي من المعلمات وتظل بلا حراك لمدة 2 ثانية أو توقف المباراة وتمشي 4 خطوات على الأقل.

5. مقايسة التعود الشمي

ملاحظة: كما هو موضح في الشكل 5 ، يجب أن يتم التجميع النهائي في يوم اختبار Y-maze54,56.

  1. تحضير الذباب للتعود
    1. رفع الذباب من الأنماط الوراثية المرغوبة لجميع التجارب في حاضنة مع درجة حرارة محيطة تبلغ 25 درجةمئوية ورطوبة 70٪ تحت ضوء 12 ساعة قياسي: دورة مظلمة 12 ساعة (LD).
    2. اجمع الذباب القديم المغلق حديثا من 0 إلى 12 ساعة وانقل ~ 30-40 ذبابة في زجاجة متوسطة طازجة مع سدادة قطنية مشدودة.
    3. قم بتعيين رموز لكل زجاجة لإبقاء المجرب أعمى عن الأنماط الجينية قيد التجربة.
  2. تحريض التعود الشمي
    1. ضع 1 مل من الرائحة المفضلة المخففة بسائل البارافين (الخفيف) في أنبوب ميكروفوج سعة 1.5 مل. للتحكم ، ما عليك سوى استخدام 1 مل من ضوء سائل البارافين في أنبوب microfuge سعة 1.5 مل. قم بدوامة المحتويات في الأنبوب لمدة 10 دقائق لضمان خلط موحد ثم قم بتغطيتها بغلاف بلاستيكي مثقوب بالتساوي.
      ملاحظة: في الفيديو ، سيتم استخدام 20٪ إيثيل بوتيرات.
    2. استخدم الأسلاك لتعليق الأنابيب التي تحتوي على الرائحة المخففة أو السائل المخفف فقط في زجاجات وسائط منفصلة تحتوي على الذباب.
    3. غطي الزجاجات جيدا بالقطن ثم لفيها بورق الكرافت لمنع انتشار بخار الرائحة. قم بتسمية زجاجات التحكم والزجاجات المحتوية على الرائحة على أنها ساذجة ومكشوفة للرائحة (معتادة) ، على التوالي. الحفاظ على زجاجات التعريفي هذه لمدة 3 أيام في حاضنة مع الشروط المذكورة أعلاه.
  3. تحضير الذباب وجهاز Y-maze
    1. انقل الذباب من زجاجات الحث إلى قوارير تحتوي فقط على ورق ترشيح منقوع بالماء.
    2. تجويعهم لمدة 16-18 ساعة تقريبا في درجة حرارة الغرفة قبل التجربة لزيادة الدافع.
    3. تأكد من أن مكونات جهاز Y-maze نظيفة وخالية من الرائحة ؛ قم بتجميع الأجزاء الأربعة بطريقة عمودية. قم بتوصيل غرف التسلق بمتاهة Y ، والتي يتم توصيلها بعد ذلك بالجزء العلوي من المحول. قم بتوصيل الجزء السفلي من المتاهة Y بإحكام بقارورة الدخول التي تعمل كجذع مركزي في الأسفل كما هو موضح في الشكل 5.
    4. قم بتوصيل الطرف المستدق لكل غرفة تسلق بزجاجات الكاشف التي تحتوي على رائحة (10-3 تخفيف بالماء المقطر) باستخدام أنابيب سيليكون خالية من الرائحة.
    5. ضخ الرائحة بمعدل تدفق متساو (~ 120 مل / دقيقة) من زجاجات الغاز إلى ذراعي Y بمساعدة مضخة تفريغ واتركها تشبع لمدة 15 دقيقة من أجل الاتساق.
  4. إجراء مقايسة Y-maze الكلاسيكية
    1. أدخل برفق الذباب الجائع لكل قارورة في قارورة الدخول لإعداد Y-maze.
    2. السماح لهم بالتأقلم لفترة وجيزة ؛ قم بتوصيل قارورة الدخول بمحول Y-maze لبدء الاختبار ؛ ودع الذباب يتسلق أذرع المتاهة Y ويحاصر في غرفتي التجميع. اضبط المدة الزمنية لكل اختبار على 1 دقيقة.
    3. عند الانتهاء ، اضغط على الذباب مرة أخرى إلى أسفل قارورة الدخول وقم بتبديل موضع أذرع المتاهة Y لتجنب التحيز الجانبي. خذ أربع قراءات لنفس مجموعة الذباب.
    4. سجل عدد الذباب الذي يتسلق كل ذراع من ذراعي Y-maze خلال المدة الزمنية.
    5. كرر الفحص لمدة 8 دفعات على الأقل للحصول على مجموعة بيانات تمثيلية.
  5. تحليل وتفسير البيانات التي تم جمعها
    1. حدد النتائج عن طريق حساب مؤشر الأداء (PI) ، والذي يمكن تمثيله على أنه الفرق بين عدد الذباب الذي يختار الذراع الهوائية (A) وعدد الذباب الذي يختار ذراع الرائحة (O) ككسر من إجمالي عدد الذباب المشارك.
    2. استخدم الاختبارات الإحصائية (اختبار t للطالب غير المزاوج) للتحقق مما إذا كان PI للذباب الساذج مقابل الذباب المعرض للرائحة مهما.

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 / 2017/002963) إلى AD ، وزمالة DBT Ramalingaswami الممنوحة ل AD (BT / RLF / Re-entry / 11/2016) ، ودعم مؤسسي من IIT Kharagpur ، الهند. SD و SM الحصول على الدكتوراه زمالات من CSIR-زمالة كبار البحوث. رئيس الوزراء يحصل على زمالة الدكتوراه من MHRD ، الهند.

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 (5), 778 (2022).
  3. Lordan, R., Storni, C., De Benedictis, C. A. Autism spectrum disorders: diagnosis and treatment. Autism Spectr Disord. , (2021).
  4. Horev, G., et al. Dosage-dependent phenotypes in models of 16p11.2 lesions found in autism. Proc Natl Acad Sci USA. 108 (41), 17076-17081 (2011).
  5. Bey, A. L., Jiang, Y. Overview of mouse models of autism spectrum disorders. Curr Protoc Pharmacol. 66 (1), 1 (2014).
  6. Fetit, R., Price, D. J., Lawrie, S. M., Johnstone, M. Understanding the clinical manifestations of 16p11.2 deletion syndrome: a series of developmental case reports in children. Psychiatr Genet. 30 (5), 136-140 (2020).
  7. Nicolini, C., Fahnestock, M. The valproic acid-induced rodent model of autism. Exp Neurol. 299, 217-227 (2018).
  8. Tartaglione, A. M., Schiavi, S., Calamandrei, G., Trezza, V. Prenatal valproate in rodents as a tool to understand the neural underpinnings of social dysfunctions in autism spectrum disorder. Neuropharmacology. 159, 107477 (2019).
  9. Reiter, L. T., Potocki, L., Chien, S., Gribskov, M., Bier, E. A systematic analysis of human disease-associated gene sequences in Drosophilamelanogaster. Genome Res. 11 (6), 1114-1125 (2001).
  10. Coll-Tane, M., Krebbers, A., Castells-Nobau, A., Zweier, C., Schenck, A. Intellectual disability and autism spectrum disorders "on the fly": Insights from Drosophila. DMM Dis Model Mech. 12 (5), 1-16 (2019).
  11. Tian, Y., Zhang, Z. C., Han, J. Drosophila studies on autism spectrum disorders. Neurosci Bull. 33 (6), 737-746 (2017).
  12. Ueoka, I., Pham, H. T. N., Matsumoto, K., Yamaguchi, M. Autism spectrum disorder-related syndromes: Modeling with Drosophila and rodents. Int J Mol Sci. 20 (17), 1-24 (2019).
  13. Yost, R. T., et al. Abnormal social interactions in a Drosophila mutant of an autism candidate gene: Neuroligin 3. Int J Mol Sci. 21 (13), 1-20 (2020).
  14. Wise, A., et al. Drosophila mutants of the autism candidate gene neurobeachin (rugose) exhibit neuro-developmental disorders, aberrant synaptic properties, altered locomotion, impaired adult social behavior and activity patterns. J Neurogenet. 29 (2-3), 135-143 (2015).
  15. Koemans, T. S., et al. Functional convergence of histone methyltransferases EHMT1 and KMT2C involved in intellectual disability and autism spectrum disorder. PLoS Genet. 13 (10), e1006864 (2017).
  16. Tauber, J. M., Vanlandingham, P. A., Zhang, B. Elevated levels of the vesicular monoamine transporter and a novel repetitive behavior in the Drosophila model of fragile X syndrome. PLoS One. 6 (11), e27100 (2011).
  17. Iyer, J., et al. Pervasive genetic interactions modulate neurodevelopmental defects of the autism-associated 16p11.2 deletion in Drosophilamelanogaster. Nat Commun. 9 (1), 1-19 (2018).
  18. Palacios-Muñoz, A., et al. Mutations in trpγ, the homologue of TRPC6 autism candidate gene, causes autism-like behavioral deficits in Drosophila. Mol Psychiatry. 27 (8), 3328-3342 (2022).
  19. Hahn, N., et al. Monogenic heritable autism gene neuroligin impacts Drosophila social behaviour. Behav Brain Res. 252, 450-457 (2013).
  20. Stessman, H. A. F., et al. Disruption of POGZ is associated with intellectual disability and autism spectrum disorders. Am J Hum Genet. 98 (3), 541-552 (2016).
  21. Hope, K. A., et al. The Drosophila gene sulfateless modulates autism-like behaviors. Front Genet. 10, 574 (2019).
  22. Stessman, H. A. F., et al. Targeted sequencing identifies 91 neurodevelopmental-disorder risk genes with autism and developmental-disability biases. Nat Genet. 49 (4), 515-526 (2017).
  23. Fenckova, M., et al. Habituation learning is a widely affected mechanism in Drosophila models of intellectual disability and autism spectrum disorders. Biol Psychiatry. 86 (4), 294-305 (2019).
  24. Trannoy, S., Chowdhury, B., Kravitz, E. A. Handling alters aggression and "loser" effect formation in Drosophilamelanogaster. Learn Mem. 22 (2), 64-68 (2015).
  25. Anderson, D. J. Circuit modules linking internal states and social behaviour in flies and mice. Nat Rev Neurosci. 17 (11), 692-704 (2016).
  26. Flanigan, M. E., Russo, S. J. Recent advances in the study of aggression. Neuropsychopharmacology. 44 (2), 241-244 (2018).
  27. Sun, Y., et al. Social attraction in Drosophila is regulated by the mushroom body and serotonergic system. Nat Commun. 11 (1), 1-14 (2020).
  28. Nilsen, S. P., Chan, Y. B., Huber, R., Kravitz, E. A. Gender-selective patterns of aggressive behavior in Drosophilamelanogaster. Proc Natl Acad Sci USA. 101 (33), 12342-12347 (2004).
  29. Kravitz, E. A., Fernandez, M. d. e. l. a. P. Aggression in Drosophila. Behav Neurosci. 129 (5), 549-563 (2015).
  30. Chen, S., Lee, A. Y., Bowens, N. M., Huber, R., Kravitz, E. A. Fighting fruit flies: a model system for the study of aggression. Proc Natl Acad Sci USA. 99 (8), 5664-5668 (2002).
  31. Zwarts, L., Versteven, M., Callaerts, P. Genetics and neurobiology of aggression in Drosophila. Fly (Austin). 6 (1), 35-48 (2012).
  32. Mundiyanapurath, S., Certel, S., Kravitz, E. A. Studying aggression in Drosophila (fruit flies). J Vis Exp. (2), e155 (2007).
  33. Agrawal, P., Kao, D., Chung, P., Looger, L. L. The neuropeptide Drosulfakinin regulates social isolation-induced aggression in Drosophila. J Exp Biol. 223 (2), 207407 (2020).
  34. Wang, L., Dankert, H., Perona, P., Anderson, D. J. A common genetic target for environmental and heritable influences on aggressiveness in Drosophila. Proc Natl Acad Sci USA. 105 (15), 5657-5663 (2008).
  35. Simon, A. F., et al. A simple assay to study social behavior in Drosophila: Measurement of social space within a group. Genes Brain Behav. 11 (2), 243-252 (2012).
  36. Corthals, K., et al. Neuroligins Nlg2 and Nlg4 affect social behavior in Drosophilamelanogaster. Front Psychiatry. 8, 113 (2017).
  37. Cao, H., Tang, J., Liu, Q., Huang, J., Xu, R. Autism-like behaviors regulated by the serotonin receptor 5-HT2B in the dorsal fan-shaped body neurons of Drosophilamelanogaster. Eur J Med Res. 27 (1), 1-15 (2022).
  38. Kaur, K., Simon, A. F., Chauhan, V., Chauhan, A. Effect of bisphenol A on Drosophilamelanogaster behavior - A new model for the studies on neurodevelopmental disorders. Behav Brain Res. 284, 77-84 (2015).
  39. Shilpa, O., Anupama, K. P., Antony, A., Gurushankara, H. P. Lead (Pb)-induced oxidative stress mediates sex-specific autistic-like behaviour in Drosophilamelanogaster. Mol Neurobiol. 58 (12), 6378-6393 (2021).
  40. Dockendorff, T. C., et al. Drosophila lacking dfmr1 activity show defects in crcadian output and fail to maintain courtship interest. Neuron. 34 (6), 973-984 (2002).
  41. Andrew, D. R., et al. Spontaneous motor-behavior abnormalities in two Drosophila models of neurodevelopmental disorders. J Neurogenet. 35 (1), 1-22 (2021).
  42. Barradale, F., Sinha, K., Lebestky, T. Quantification of Drosophila grooming behavior. J Vis Exp. (125), e55231 (2017).
  43. Qiao, B., Li, C., Allen, V. W., Shirasu-Hiza, M., Syed, S. Automated analysis of long-term grooming behavior in Drosophila using a k-nearest neighbors classifier. Elife. 7, e34497 (2018).
  44. Webb, S. J., et al. Toddlers with elevated autism symptoms show slowed habituation to faces. Child Neuropsychol. 16 (3), 255-278 (2010).
  45. Kleinhans, N. M., et al. Reduced neural habituation in the amygdala and social impairments in autism spectrum disorders. Am J Psychiatry. 166 (4), 467-475 (2009).
  46. Ethridge, L. E., et al. Reduced habituation of auditory evoked potentials indicate cortical hyper-excitability in Fragile X Syndrome. Transl Psychiatry. 6 (4), e787-e787 (2016).
  47. McDiarmid, T. A., Bernardos, A. C., Rankin, C. H. Habituation is altered in neuropsychiatric disorders-A comprehensive review with recommendations for experimental design and analysis. Neurosci Biobehav Rev. 80, 286-305 (2017).
  48. Kuiper, M. W. M., Verhoeven, E. W. M., Geurts, H. M. Stop making noise! Auditory sensitivity in adults with an autism spectrum disorder diagnosis: physiological habituation and subjective detection thresholds. J Autism Dev Disord. 49 (5), 2116-2128 (2019).
  49. McDiarmid, T. A., et al. Systematic phenomics analysis of autism-associated genes reveals parallel networks underlying reversible impairments in habituation. Proc Natl Acad Sci USA. 117 (1), 656-667 (2020).
  50. Lyons-Warren, A. M., Herman, I., Hunt, P. J., Arenkiel, B. A systematic-review of olfactory deficits in neurodevelopmental disorders: From mouse to human. Neurosci Biobehav Rev. 125, 110-121 (2021).
  51. Kepler, L. D., McDiarmid, T. A., Rankin, C. H. Habituation in high-throughput genetic model organisms as a tool to investigate the mechanisms of neurodevelopmental disorders. Neurobiol Learn Mem. 171, 107208 (2020).
  52. Huang, T. N., Yen, T. L., Qiu, L. R., Chuang, H. C., Lerch, J. P., Hsueh, Y. P. Haploinsufficiency of autism causative gene Tbr1 impairs olfactory discrimination and neuronal activation of the olfactory system in mice. Mol Autism. 10 (1), 1-16 (2019).
  53. Twick, I., Lee, J. A., Ramaswami, M. Chapter 1 - Olfactory habituation in Drosophila-odor encoding and its plasticity in the antennal lobe. Prog Brain Res. 208, 3-38 (2014).
  54. Das, S., et al. Plasticity of local GABAergic interneurons drives olfactory habituation. Proc Natl Acad Sci USA. 108 (36), E646-E654 (2011).
  55. Devaud, J. M., Acebes, A., Ferrús, A. Odor exposure causes central adaptation and morphological changes in selected olfactory glomeruli in Drosophila. J Neurosci. 21 (16), 6274-6282 (2001).
  56. Ayyub, C., Paranjape, J., Rodrigues, V., Siddiqi, O. Genetics of olfactory behavior in Drosophilamelanogaster. J Neurogenet. 6 (4), 243-262 (1990).
  57. Michel, C. I., Kraft, R., Restifo, L. L. Defective neuronal development in the mushroom bodies of Drosophila fragile X mental retardation 1 mutants. J Neurosci. 24 (25), 5798-5809 (2004).
  58. Fernandez, M. P., Trannoy, S., Certel, S. J. Fighting flies: quantifying and analyzing Drosophila aggression. Cold Spring Harb Protoc. 2023 (9), 107985 (2023).
  59. Dankert, H., Wang, L., Hoopfer, E. D., Anderson, D. J., Perona, P. Automated monitoring and analysis of social behavior in Drosophila. Nat Methods. 6 (4), 297-303 (2009).
  60. Simon, A. F., et al. Drosophila vesicular monoamine transporter mutants can adapt to reduced or eliminated vesicular stores of dopamine and serotonin. Genetics. 181 (2), 525-541 (2008).
  61. McNeil, A. R., et al. Conditions affecting social space in Drosophilamelanogaster. J Vis Exp. (105), e53242 (2015).
  62. Schneider, C. A., Rasband, W. S., Eliceiri, K. W. NIH Image to ImageJ: 25 years of image analysis. Nat Methods. 9 (7), 671-675 (2012).
  63. Drozd, M., Bardoni, B., Capovilla, M. Modeling Fragile X Syndrome in Drosophila. Front Mol Neurosci. 11, 124 (2018).
  64. Trajković, J., et al. Drosophilamelanogaster as a model to study Fragile X-associated disorders. Genes (Basel). 14 (1), 87 (2022).
  65. Gailey, D. A., Jackson, F. R., Siegel, R. W. Male courtship in Drosophila: the conditioned response to immature males and its genetic control. Genetics. 102 (4), 771-782 (1982).
  66. Cannon, R. J. C. Drosophila courtship behaviour. Courtship and Mate-finding Insects. , 1-13 (2023).
  67. von Philipsborn, A. C., Shohat-Ophir, G., Rezaval, C. Single-pair courtship and competition assays in Drosophila. Cold Spring Harb Protoc. 2023 (7), 450-459 (2023).
  68. Keleman, K., Krüttner, S., Alenius, M., Dickson, B. J. Function of the Drosophila CPEB protein Orb2 in long-term courtship memory. Nat Neurosci. 10 (12), 1587-1593 (2007).
  69. Koemans, T. S., et al. Drosophila courtship conditioning as a measure of learning and memory. J Vis Exp. (124), e55808 (2017).
  70. Fitzsimons, H. L., Scott, M. J. Genetic modulation of Rpd3 expression impairs long-term courtship memory in Drosophila. PLoS One. 6 (12), e29171 (2011).
  71. Kubli, E. My favorite molecule. The sex-peptide. BioEssays. 14 (11), 779-784 (1992).
  72. Dierick, H. A. A method for quantifying aggression in male Drosophilamelanogaster. Nat Protoc. 2 (11), 2712-2718 (2007).

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

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved