Name: automated analysis of a nematode population-based chemosensory preference assay
Uploaded: 2017-07-13T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 44 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Automated Analysis of a Nematode Population-based Chemosensory Preference Assay at JoVE.com

Alcuni ceppi sono stati forniti dal Centro di Genetica di Caenorhabditis (CGC), finanziato da NIH Office of Research Infrastructure Programs (P40 OD010440). Questo lavoro è sostenuto dal Howard Hughes Medical Institute, con il quale PWS è un investigatore.

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	<li>White, J. G., Southgate, E., Thomson, J. N., Brenner, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+structure+of+the+nervous+system+of+the+nematode+Caenorhabditis+elegans.">The structure of the nervous system of the nematode Caenorhabditis elegans.</a> Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 314, 1-340 (1986).</li><li>Bargmann, C. I., Horvitz, H. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chemosensory+neurons+with+overlapping+functions+direct+chemotaxis+to+multiple+chemicals+in+C.+elegans.">Chemosensory neurons with overlapping functions direct chemotaxis to multiple chemicals in C. elegans.</a> Neuron. 7 (5), 729-742 (1991).</li><li>Bargmann, C. I., Hartwieg, E., Horvitz, H. 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Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Un passo critico nel protocollo è garantire che le lastre di dosaggio abbiano un livello di asciugatura uniforme in diversi giorni sperimentali. Diversi livelli di secchezza provocheranno differenti velocità di diffusione della soluzione nell&#39;agar e, di conseguenza, variazioni nell&#39;esito comportamentale. Quindi le piastre di dosaggio dovrebbero essere sempre fresche nel pomeriggio prima di esperimenti. Il numero di worm testati per ogni analisi dovrebbe essere regolato anche per facilitare il confronto tra i trattamenti. Per riferimento, un worm di tipo selvatico mette in media 4-10 uova / h che producono&gt; 360 worm per ogni analisi se il protocollo di sincronizzazione worm è seguito 17 . Se alcuni ceppi mutanti sono difettosi di uovo, scelgono più verme adulte gravide per l&#39;uovo per raggiungere il numero di progenie. Un altro passo importante del protocollo è quello di gestire delicatamente i worm durante il processo di lavaggio e il collocamento di worm. I vermi sono sensibili agli stimoli meccanici, che suscitano risposte di stress<html> S inversioni e inibizione dell&#39;ovaio 18 . Inoltre, occorre prestare attenzione a definire con precisione il ROI e determinare il valore costante di soglia ottimale per condizioni specifiche di illuminazione prima di procedere all&#39;analisi video. Si consiglia inoltre di ripetere i processi di calibrazione e di soglia se è trascorso un lungo periodo dall&#39;ultimo esperimento. Una limitazione di questo metodo è che non è adatta per analizzare piccole popolazioni di vermi. Tuttavia, se vengono eseguiti i comandi appropriati per determinare l&#39;influenza della presenza di cibo sul comportamento sensoriale, è possibile anche utilizzare l&#39;alimento per limitare la localizzazione esplorativa spaziale dei vermi come nel dosaggio di ritenzione. Inoltre, questo metodo non è destinato a studiare la navigazione a gradiente dello stimolo a causa della vicinanza e delle piccole quantità delle gocce di controllo e di sperimentazione utilizzate. E_content &quot;&gt; In futuro, il software di programmazione che consente il tracciamento multi-worm e l&#39;estrazione funzionale di singolo worm può essere integrato in questo sistema 19 , 20. La registrazione di parametri di comportamento sottile di singoli comportamenti di worm, quali velocità di inversione e ampiezza delle curve del corpo, Un quadro più dettagliato del comportamento chemosensoriale di un singolo worm nel contesto di un dosaggio basato sulla popolazione.Il saggio può essere modificato anche per studiare l&#39;abitudine mediante fori di foratura attraverso il ROI usando aghi siringa con la dimensione del misuratore appropriato e riempendo i fori con agar infuso Con il composto sperimentale o il tampone di controllo, in modo da garantire una concentrazione superficiale più consistente del composto per un periodo di tempo più lungo di registrazione, come è necessario durante gli studi di abitudinazione.Un&#39;altra potenziale applicazione di questo metodo è condurre studi comportamentali comparativi su diverse specie di nematodi. Inoltre, la camera di comportamentoPuò essere modificato in più modi per studiare le risposte comportamentali a stimoli multimodali. Per applicazioni optogenetiche, array di LED ad alta intensità possono essere fissati accanto al supporto della fotocamera per attivare selettivamente i neuroni di interesse durante il test. Gli elementi di riscaldamento, i sistemi di raffreddamento e sensori di temperatura possono anche essere aggiunti alla configurazione per studiare gli effetti della temperatura sui comportamenti sensoriali. Inoltre, i sistemi di erogazione dell&#39;odore possono essere installati all&#39;interno della camera per studiare le interazioni tra modalità odorsensoria e chemosensoria.

Gli animali foraggiati devono integrare gli ingressi da molteplici modalità sensoriali e selezionare le appropriate strategie comportamentali per navigare con successo nell&#39;ambiente. La comprensione di come gli input sensoriali esterni vengono ricevuti e trasfusi in informazioni neurali per guidare la selezione delle azioni è un obiettivo centrale nel campo della neurobiologia. Il nematode genetico tractable, C. elegans , è un attraente modello organizzativo in cui studiare i meccanismi neurali alla base della biologia sensoriale e dell&#39;integrazione multimodale. Anche se C. elegans ha solo 302 neuroni, può rilevare e discriminare tra una grande varietà di stimoli ambientali, compresi composti solubili, odori volatili e temperatura ambiente 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 . IlNematode C. elegans si basa fortemente sull&#39;apparecchio chemiosensorio per localizzare le fonti alimentari e per avvisare le potenziali minacce. Pertanto, i test comportamentali progettati per esaminare le risposte di C. elegans di tipo selvatico e mutato a stimoli chimici svolgono un ruolo cruciale nella dissezione dei meccanismi genetici, cellulari e neurali sottostanti le notevoli capacità sensoriali di C. elegans . Per analizzare la risposta a composti solubili sono stati descritti tre tipi di saggi: il test a goccia, il dosaggio della chemotaxis e il saggio di ritenzione. Nel test a goccia viene posizionata una piccola goccia del composto alla coda di un verme in movimento e la decisione del verme di invertire o spostarsi in avanti una volta che il liquido raggiunge l&#39;apparato sensoriale anteriore viene valutato 4 . Il test di goccia richiede una piccola preparazione sperimentale ed è utile quando la dimensione del campione dei worm è minore, come nel caso dei worm a laser. Tuttavia, come solo un wormPuò essere analizzato alla volta e lo sperimentatore deve essere presente per tutta la durata del test, il test di caduta può richiedere molto tempo. Il test di goccia è anche vulnerabile a variazioni nella distribuzione di goccia tra ogni worm all&#39;interno di un campione, che può influenzare i risultati complessivi del dosaggio. Un&#39;altra limitazione del test di caduta è che può essere utilizzato solo per analizzare la risposta del verme ai composti avversi in quanto non è possibile discriminare tra un effetto attraente o neutro del composto dal movimento del verme in avanti. Il dosaggio di chemotaxis per composti solubili comporta generalmente la suddivisione di una piastra agar in quattro quadranti, con la soluzione sperimentale mescolata all&#39;agar di due quadranti opposti e la soluzione di controllo mescolata agli altri due quadranti 8 , 9 . All&#39;inizio del test, una goccia di tampone contenente worm è posta al centro della piastra e il numero di worm in<html> Ogni quadrante viene segnato in diversi punti temporali. Il dosaggio della chemotaxis fornisce una maggiore potenza statistica rispetto al test di caduta, in quanto vengono testati in un determinato dosaggio un gran numero di vermi. Tuttavia, una limitazione di questo metodo è che la preparazione delle piastre di dosaggio della chimotaxis richiede grandi quantità di composto sperimentale. Ciò renderà difficile eseguire schermi di comportamento su larga scala se è necessario un processo di purificazione complicato con rese limitate per ottenere il composto di interesse, come nel caso delle molecole di segnalazione ascaroside 10 . Inoltre, il conteggio manuale dei worm durante il test è suscettibile di errori e la perturbazione delle piastre durante il processo di conteggio potrebbe influenzare i risultati. A differenza dei due metodi di cui sopra, il saggio di ritenzione utilizza la visione della macchina, che minimizza l&#39;errore durante il processo di punteggio e riduce l&#39;interferenza del sperimentatore durante il saggio<html> &gt; 11. L&#39;analisi computerizzata delle registrazioni video del comportamento dei worm può anche rivelare dinamica comportamentale sottile che si mancherà quando il punteggio viene eseguito solo in alcuni punti di tempo discreti. Nel saggio di ritenzione, due punti di soluzione vengono aggiunti sui lati opposti di una piccola zona circolare di cibo batterica seguito dal posizionamento di un piccolo numero di vermi nel mezzo della patch alimentare. Il comportamento dei worms viene poi registrato, analizzato e un valore di indice di preferenza viene calcolato in base al numero totale di pixel worm in ciascuna regione di soluzione. Sebbene la presenza di una zona attraente di cibo consente di utilizzare più piccole popolazioni di vermi in ogni dosaggio, il cibo è stato precedentemente dimostrato di sensibilizzare i comportamenti di evasione a repellenti solubili 12 . Inoltre, i vermi presentano una risposta fotofobica alla luce a breve corto d&#39;onda e l&#39;uso di sorgenti luminose a microscopio che emettono luce bianca nella configurazione del comportamento di registrazione potrebbero influenzare il comportamentoS = &quot;xref&quot;&gt; 13. Lo scopo del metodo discusso in questo articolo è quello di registrare e analizzare la preferenza di C. elegans per composti solubili usando un saggio basato sulla popolazione. A tal fine, il metodo attuale integra e migliora gli aspetti di tutti e tre i metodi precedentemente discussi. Consente di testare grandi popolazioni di vermi e richiede solo piccole quantità di soluzione sperimentale da utilizzare in ogni dosaggio. Inoltre, il dosaggio viene condotto all&#39;interno di una camera di comportamento recintata personalizzata con retroilluminazione a LED a infrarossi per ridurre al minimo gli effetti della luce a corto raggio d&#39;onda sul comportamento. Ciascuna camera può anche essere dotata di fotocamere a microscopi, che aumenta il throughput sperimentale senza compromettere lo spazio del banco. Infine, il software di analisi video emette il valore dell&#39;indice di preferenza per ciascun video e una trama di occupazione del worm di accompagnamento per visualizzare la dinamica del comportamento della popolazione nel tempo. La configurazione della camera e unaIl protocollo ssay può essere ulteriormente modificato per studiare le risposte a comportamento multimodale come l&#39;effetto degli odoranti o della temperatura sui comportamenti chemiosensoriali. Questo articolo descrive la costruzione della camera di comportamento e il protocollo di analisi. Esso dimostra anche l&#39;utilità di questo metodo nel valutare la risposta di worm di tipo selvatico e mutanti difettosi chemosensori al reintensivo solubile conosciuto, ioni di rame 4 . Infine, il processo di analisi video che utilizza il software fornito è dettagliato.

<table><tbody><tr><td>Aluminum T-slotted framing extrusions</td><td>McMaster-Carr</td><td>47065T101</td><td>Single profile, 1&quot; size, solid</td></tr><tr><td>Brackets</td><td>McMaster-Carr</td><td>47065T236</td><td>1&quot; long for 1&quot; high single profile extrusions</td></tr><tr><td>Compact end-feed fasteners</td><td>McMaster-Carr</td><td>47065T139</td><td>1&quot; (single), pack of 4</td></tr><tr><td>Twist-in solid panel holders</td><td>McMaster-Carr</td><td>47065T251</td><td>For 1&quot; high extrusion</td></tr><tr><td>Plastic end caps</td><td>McMaster-Carr</td><td>47065T91</td><td>For 1&quot; high extrusion</td></tr><tr><td>Optically clear cast acrylic sheet</td><td>McMaster-Carr</td><td>8560K211</td><td>3/16&quot; thick, 12&quot; x 12&quot;</td></tr><tr><td>Vinyl-coated polyester fabric</td><td>McMaster-Carr</td><td>88505K57</td><td>0.027&quot; thick, 61&quot; width, black</td></tr><tr><td>Brass grommets</td><td>McMaster-Carr</td><td>9604K22</td><td>Trade size 0, 0.545&quot; outer diameter</td></tr><tr><td>Steel washers</td><td>McMaster-Carr</td><td>90107A029</td><td>1/4&quot; screw size</td></tr><tr><td>Rounded head screws</td><td>McMaster-Carr</td><td>90272A546</td><td>1/4&quot; - 20 thread size, 1 - 1/2&quot; long</td></tr><tr><td>Standard operating backlight</td><td>Smart Vision Lights</td><td>See local vendor</td><td>8&quot; x 8&quot;, infrared 850 nm</td></tr><tr><td>IVP-C1 Variable Control Pot</td><td>Smart Vision Lights</td><td>See local vendor</td><td></td></tr><tr><td>T1 Power Supply</td><td>Smart Vision Lights</td><td>See local vendor</td><td></td></tr><tr><td>Dino lite Pro AM4113T</td><td>Dino-Lite Digital Microscope</td><td>See local vendor</td><td></td></tr><tr><td>MS09B microscope stand</td><td>Dino-Lite Digital Microscope</td><td>See local vendor</td><td></td></tr></tbody></table>

automated analysis of a nematode population-based chemosensory preference assay

Il nematode, il sistema nervoso compatto di Caenorhabditis elegans di soli 302 neuroni, si basa su un diverso repertorio di comportamenti. Per facilitare la dissezione dei circuiti neurali sottostanti a questi comportamenti è necessario lo sviluppo di test comportamentali robusti e riproducibili. Precedenti studi di comportamento di C. elegans hanno utilizzato varianti di &quot;test di caduta&quot;, un &quot;dosaggio di chemotaxis&quot; e un &quot;test di ritenzione&quot; per indagare la risposta di C. elegans a composti solubili. Il metodo descritto in questo articolo cerca di combinare i punti di forza complementari dei tre suddetti dosaggi. In breve, un piccolo cerchio al centro di ogni piastra di dosaggio è diviso in quattro quadranti con le soluzioni di controllo e sperimentali alternativamente posizionate. Dopo l&#39;aggiunta dei vermi, le piastre di dosaggio vengono caricate in una camera di comportamento in cui le telecamere a microscopio registrano gli incontri dei vermi con le regioni trattate. L&#39;analisi video automatica viene quindi eseguita aNd viene generato un valore di indice di preferenza (PI) per ogni video. L&#39;acquisizione video e le funzioni di analisi automatizzate di questo metodo riducono al minimo il coinvolgimento dello sperimentatore e gli eventuali errori associati. Inoltre, vengono impiegate piccole quantità del composto sperimentale per dosaggio e la configurazione multi-telecamera della camera di comportamento aumenta il throughput sperimentale. Questo metodo è particolarmente utile per condurre schermi comportamentali di mutanti genetici e nuovi composti chimici. Tuttavia, questo metodo non è appropriato per studiare la navigazione a gradiente dello stimolo a causa della stretta vicinanza delle regioni di controllo e di sperimentazione. Non dovrebbe inoltre essere utilizzato quando è disponibile solo una piccola popolazione di vermi. Mentre è idoneo per analizzare le risposte solo a composti solubili nella sua forma attuale, questo metodo può essere facilmente modificato per soddisfare l&#39;interazione sensoriale multimodale e gli studi ottogenetici. Questo metodo può anche essere adattato per analizzare le risposte chemosensoriali di altre specie di nematodi. </p&gt;

La Figura 3A mostra i valori di indice di preferenza ottenuti per accoppiamenti diversi di genotipi e di trattamento. Un valore di indice di preferenza di 1 indica una forte attrazione verso la soluzione collocata nel ROI sperimentale mentre un valore di indice di preferenza di -1 indica una forte repulsione. Un indice di preferenza di 0,02 è stato ottenuto quando la soluzione tampone M13 è stata collocata sia nei controlli ROI che nei controlli sperimentali, dimostrando che non vi è alcuna propensione spaziale verso il ROI. I vermi N2 hanno evitato fortemente gli ioni di rame che hanno portato ad un indice di preferenza di -0.67, che conferma i risultati precedenti che gli ioni di rame sono un forte repellente ( Movie Supplementary 1 ) 4 . Mutanti osm-3 , che non hanno una corretta formazione dei segmenti distali di ciglia sensoriali, hanno mostrato una riduzione significativamente ridotta degli ioni di rame (PI = -0,19) 15 . Mutanti ocr-2 , che sono de<html> In molte risposte nociceptive mediate da ASH, tra cui l&#39;evasione di rame, presentano anche una diminuzione significativa di evitamenti e anche una lieve attrazione verso gli ioni di rame (PI = 0,19) ( Supplementary Movie 2 ) 16 . La Figura 3B riporta i diagrammi rappresentativi di occupazione del worm, che indicano nel tempo la densità dei worm nel controllo rispetto ai ROI sperimentali. Più scuro è il colore dell&#39;area di disegno, maggiore è il numero di pixel di worm nel ROI. La trama di occupazione dei worm N2 trattati con il controllo tampone M13 mostra che il numero di worm in entrambi i ROI rimane simile per tutto il saggio. Tuttavia, la trama di occupazione dei vermi N2 trattati con ioni di rame indica che i worm bloccano fortemente e costantemente il ROI sperimentale durante tutto il test. Gimg &quot;src =&quot; / files / ftp_upload / 55963 / 55963fig1.jpg &quot;/&gt; Figura 1: Rappresentazione fotografica e schematica del comportamento della camera. ( A ) Vista frontale della configurazione della camera di comportamento (a sinistra) e corrispondente rappresentazione schematica del telaio della camera (a destra). I fogli di poliestere opaco racchiudono la camera su tutte le facce, tranne la faccia inferiore, che consente la luce attraverso il pannello a infrarossi. I numeri 1, 2 e 3 corrispondono agli strati di estrusione in (B). ( B ) Schema della vista superiore degli strati di estrusione comprendente il telaio della camera di comportamento. Questo include lo strato superiore (1), lo strato di montaggio della telecamera centrale (2) e lo strato inferiore (3). <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55963/55963fig1large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="figura 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55963/55963fig2.jpg"/&gt; Figura 2: Modelli di posizionamento e di allineamento delle piastre. ( A ) Il modello di posizionamento della soluzione ha quattro quadranti e marcatori di allineamento numerico. La soluzione di controllo è posizionata nei quadranti destra destra e sinistra, mentre la soluzione sperimentale è posizionata nei quadranti in alto a destra e in basso a sinistra. ( B ) Il modello di allineamento delle piastre ha solo marcatori di allineamento numerico per ridurre al minimo l&#39;occlusione dei vermi nel campo visivo durante la registrazione e l&#39;analisi video. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55963/55963fig2large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Figura 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55963/55963fig3.jpg" /> Figura 3: dati di esempio raccolti utilizzando questo test. ( A ) i valori di indice di preferenza (PI) per il tipo selvatico N2 e il mutante C. elegans </e<html> m&gt; in risposta al buffer M13 e 10 mM CuCl 2. I vermi N2 non hanno mostrato preferenze tra i controlli e le ROI sperimentali quando la soluzione di controllo M13 è stata collocata in entrambi i ROI ma ha fortemente evitato il ROI sperimentale quando sono stati inseriti ioni di rame (PI = 0,02 e -0,67 rispettivamente). I mutanti osm-3 (p802) e gli ocr-2 (ak47) mutanti hanno mostrato una diminuzione significativamente ridotta degli ioni di rame rispetto a N2 (PI = -0,1 e 0,2 rispettivamente). N = 6 assaggi per ogni accoppiamento di trattamento genotipo,&gt; 360 worm per assay, barre di errore indicano ± 1 SEM, *** p &lt;0,001, ANOVA a senso unico seguita da test Tukey onestamente significativa differenza (HSD) post-hoc. ( B ) Per i worm N2 con buffer M13 in entrambi i ROI (top) e N2 worm con buffer M13 nel ROI di controllo e ioni di rame nel ROI sperimentale (bottom). La scala di colore sotto ogni trama di occupazione rappresenta il numero di pixel di worm.Pload / 55963 / 55963fig3large.jpg &quot;target =&quot; _ blank &quot;&gt; Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura. Film supplementare 1: risposta comportamentale dei worm N2 a 10 mM di rame cloruro. I vermi vengono attratti dai quadranti di controllo con il buffer M13 (in alto a sinistra e in basso a destra) ma evitare fortemente i quadranti contenenti ioni di rame disciolti nel buffer M13 (in alto a destra e in basso a sinistra). Il video è stato registrato a 1 fotogramma al secondo e aumentato di 15 volte. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55963/Supplementary_Video_1.mp4">Clicca qui per scaricare questo file.</a> Film aggiuntivo 2: Responsabilità comportamentale di ocr-2 (ak47) Worms a 10 mM Cloruro di rame. I worms vagano in misura uguale in entrambi i quadranti di controllo con buffer M13 (in alto a sinistra e in basso a destra) e il quadranteContenenti ioni di rame disciolti nel buffer M13 (in alto a destra e in basso a sinistra) durante la durata della registrazione. I mutanti presentano una leggera preferenza per i quadranti contenenti ioni di rame all&#39;inizio della registrazione. Il video è stato registrato a 1 fotogramma al secondo e aumentato di 15 volte. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55963/Supplementary_video_2.mp4">Clicca qui per scaricare questo file.</a> File aggiuntivo: Modelli di soluzioni e modelli di allineamento delle piastre. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55963/JoVE_template.pptx">Clicca qui per scaricare questo file.</a>

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Automated Analysis of a Nematode Population-based Chemosensory Preference Assay

Presentiamo una configurazione e un protocollo di registrazione del comportamento che consente l&#39;analisi automatizzata del nematodo, la preferenza di Caenorhabditis elegans per composti solubili in un dosaggio basato sulla popolazione. Questo articolo descrive la costruzione di una camera di comportamento, il protocollo di analisi comportamentale e l&#39;utilizzo del software di analisi video.

Analisi automatizzata di un esame preferenziale di Chemosensory basato sulla popolazione di Nematode

The nematode, Caenorhabditis elegans' compact nervous system of only 302 neurons underlies a diverse repertoire of behaviors. To facilitate the dissection ...

automated-analysis-nematode-population-based-chemosensory-preference

Research

JoVE Journal

Behavior

7.4K Views.  California Institute of Technology.  Presentiamo una configurazione e un protocollo di registrazione del comportamento che consente l'analisi automatizzata del nematodo, la preferenza di Caenorhabditis elegans per composti solubili in un dosaggio basato sulla popolazione. Questo articolo descrive la costruzione di una camera di comportamento, il protocollo di analisi comportamentale e l'utilizzo del software di analisi video. 

Video: Automated Analysis of a Nematode Population-based Chemosensory Preference Assay

Fat Preference: A Novel Model of Eating Behavior in Rats

Obesity is a growing problem in the United States of America, with more than a third of the population classified as obese. One factor contributing to this multifactorial disorder is the consumption of a high fat diet, a behavior that has been shown to increase both caloric intake and body fat content. However, the elements regulating preference for high fat food over other foods remain understudied.
To overcome this deficit, a model to quickly and easily test changes in the preference for dietary fat was developed. The Fat Preference model presents rats with a series of choices between foods with differing fat content. Like humans, rats have a natural bias toward consuming high fat food, making the rat model ideal for translational studies. Changes in preference can be ascribed to the effect of either genetic differences or pharmacological interventions. This model allows for the exploration of determinates of fat preference and screening pharmacotherapeutic agents that influence acquisition of obesity.

Dietary fat content influences both energy intake and body fat composition in mammals. By examining rats&#8217; preference for high fat food in a series of choice experiments, it is possible to test genetic differences and pharmacological interventions on their preference for high fat food.

Preferenza Grasso: un modello Novel of Eating Comportamento in Rats

Obesity is a growing problem in the United States of America, with more than a third of the population classified as obese. One factor contributing to ...

Ricerca

Comportamento

Assaying Predatory Feeding Behaviors in Pristionchus and Other Nematodes

This protocol provides multiple methods for the analysis and quantification of predatory feeding behaviors in nematodes. Many nematode species including Pristionchus pacificus display complex behaviors, the most striking of which is the predation of other nematode larvae. However, as these behaviors are absent in the model organism Caenorhabditis elegans, they have thus far only recently been described in detail along with the development of reliable behavioral assays 1. These predatory behaviors are dependent upon phenotypically plastic but fixed mouth morphs making the correct identification and categorization of these animals essential. In P. pacificus there are two mouth types, the stenostomatous and eurystomatous morphs 2, with only the wide mouthed eurystomatous containing an extra tooth and being capable of killing other nematode larvae. Through the isolation of an abundance of size matched prey larvae and subsequent exposure to predatory nematodes, assays including both "corpse assays" and "bite assays" on correctly identified mouth morph nematodes are possible. These assays provide a means to rapidly quantify predation success rates and provide a detailed behavioral analysis of individual nematodes engaged in predatory feeding activities. In addition, with the use of a high-speed camera, visualization of changes in pharyngeal activity including tooth and pumping dynamics are also possible.

Assaying Predatory Feeding Behaviors in Pristionchus and Other Nematodes

Behavioral assays provide powerful tools for understanding neuronal function. Here we present several protocols for quantifying predatory feeding behavior found in the model nematode Pristionchus pacificus and its relatives. Additionally, we provide methods for analyzing predatory feeding adaptations including mouth structures and teeth.

Saggio comportamenti alimentari predatori in<em&gt; Pristionchus</em&gt; E altri nematodi

This protocol provides multiple methods for the analysis and quantification of predatory feeding behaviors in nematodes. Many nematode species including ...

Ambiente

C. elegans Positive Butanone Learning, Short-term, and Long-term Associative Memory Assays

The memory of experiences and learned information is critical for organisms to make choices that aid their survival. C. elegans navigates its environment through neuron-specific detection of food and chemical odors1, 2, and can associate nutritive states with chemical odors3, temperature4, and the pathogenicity of a food source5.
Here, we describe assays of C. elegans associative learning and short- and long-term associative memory. We modified an aversive olfactory learning paradigm6 to instead produce a positive response; the assay involves starving ~400 worms, then feeding the worms in the presence of the AWC neuron-sensed volatile chemoattractant butanone at a concentration that elicits a low chemotactic index (similar to Toroyama et al.7). A standard population chemotaxis assay1 tests the worms' attraction to the odorant immediately or minutes to hours after conditioning.
After conditioning, wild-type animals' chemotaxis to butanone increases ~0.6 Chemotaxis Index units, its "Learning Index". Associative learning is dependent on the presence of both food and butanone during training. Pairing food and butanone for a single conditioning period ("massed training") produces short-term associative memory that lasts ~2 hours. Multiple conditioning periods with rest periods between ("spaced training") yields long-term associative memory (&lt;40 hours), and is dependent on the cAMP Response Element Binding protein (CREB),6 a transcription factor required for long-term memory across species.8
Our protocol also includes image analysis methods for quick and accurate determination of chemotaxis indices. High-contrast images of animals on chemotaxis assay plates are captured and analyzed by worm counting software in MatLab. The software corrects for uneven background using a morphological tophat transformation.9 Otsu's method is then used to determine a threshold to separate worms from the background.10 Very small particles are removed automatically and larger non-worm regions (plate edges or agar punches) are removed by manual selection. The software then estimates the size of single worm by ignoring regions that are above a specified maximum size and taking the median size of the remaining regions. The number of worms is then estimated by dividing the total area identified as occupied by worms by the estimated size of a single worm.
We have found that learning and short- and long-term memory can be distinguished, and that these processes share similar key molecules with higher organisms.6,8 Our assays can quickly test novel candidate genes or molecules that affect learning and short- or long-term memory in C. elegans that are relevant across species.

C. elegans Positive Butanone Learning, Short-term, and Long-term Associative Memory Assays

Here we describe methods to test C. elegans associative learning and short- and long-term associative memory. These population assays employ the worms abilities to chemotax toward volatile odorants, and form positive associations upon pairing food with the chemoattractant butanone. Increasing the number of conditioning periods induces long-term memory.

C. elegans Learning Positivo Butanone, a breve termine e lungo termine saggi di memoria associativa

The memory of experiences and learned information is critical for organisms to make choices that aid their survival. C. elegans navigates its environment ...

Neuroscienze

A High-throughput Assay for the Prediction of Chemical Toxicity by Automated Phenotypic Profiling of Caenorhabditis elegans

Applying toxicity testing of chemicals in higher order organisms, such as mice or rats, is time-consuming and expensive, due to their long lifespan and maintenance issues. On the contrary, the nematode Caenorhabditis elegans (C. elegans) has advantages to make it an ideal choice for toxicity testing: a short lifespan, easy cultivation, and efficient reproduction. Here, we describe a protocol for the automatic phenotypic profiling of C. elegans in a 384-well plate. The nematode worms are cultured in a 384-well plate with liquid medium and chemical treatment, and videos are taken of each well to quantify the chemical influence on 33 worm features. Experimental results demonstrate that the quantified phenotype features can classify and predict the acute toxicity for different chemical compounds and establish a priority list for further traditional chemical toxicity assessment tests in a rodent model.

A High-throughput Assay for the Prediction of Chemical Toxicity by Automated Phenotypic Profiling of Caenorhabditis elegans

A quantitative method has been developed to identify and predict the acute toxicity of chemicals by automatically analyzing the phenotypic profiling of Caenorhabditis elegans. This protocol describes how to treat worms with chemicals in a 384-well plate, capture videos, and quantify toxicological related phenotypes.

Un saggio di High-throughput per la previsione di tossicità chimica di Automated fenotipica profilatura di Caenorhabditis elegans

Applying toxicity testing of chemicals in higher order organisms, such as mice or rats, is time-consuming and expensive, due to their long lifespan and ...

<meta charset="utf8"></head><body>Estrazione e quantificazione delle risposte volatili ai feromoni sessuali in C. elegans

Volatile Sex Pheromone Extraction and Chemoattraction Assay in Caenorhabditis elegans

Chemical communication is vital in organismal health, reproduction, and overall well-being. Understanding the molecular pathways, neural processes, and computations governing these signals remains an active area of research. The nematode Caenorhabditis elegans provides a powerful model for studying these processes as it produces a volatile sex pheromone. This pheromone is synthesized by virgin females or sperm-depleted hermaphrodites and serves as an attractant for males.
This protocol describes a detailed method for isolating the volatile sex pheromone from several C. elegans strains (WT strain N2, daf-22, and fog-2) and C. remanei. We also provide a protocol for quantifying the male chemotaxis response to the volatile sex pheromone. Our analysis utilizes measurements such as chemotaxis index (C.I.), arrival time (A.T.), and a trajectory plot to compare male responses under various conditions accurately. This method allows for robust comparisons between males of different genetic backgrounds or developmental stages. Furthermore, the experimental setup outlined here is adaptable to investigating other chemoattraction chemicals.

<meta charset="utf8"></head><body>Autore in primo piano: Esame dell'influenza volatile dei feromoni sessuali sul comportamento del maschio di C. elegans

This protocol establishes methods for extracting and quantifying responses to the volatile sex pheromone in C. elegans, providing tools to study chemical communication and navigation trajectory.

Estrazione di feromoni sessuali volatili e test di chemioattrazione in Caenorhabditis elegans

Chemical communication is vital in organismal health, reproduction, and overall well-being. Understanding the molecular pathways, neural processes, and ...

A Caenorhabditis elegans Nutritional-status Based Copper Aversion Assay

To ensure survival, organisms must be capable of avoiding unfavorable habitats while ensuring a consistent food source. Caenorhabditis elegans alter their locomotory patterns upon detection of diverse environmental stimuli and can modulate their suite of behavioral responses in response to starvation conditions. Nematodes typically exhibit a decreased aversive response when removed from a food source for over 30 min. Observation of behavioral changes in response to a changing nutritional status can provide insight into the mechanisms that regulate the transition from a well-fed to starved state.
We have developed an assay that measures a nematode&#39;s ability to cross an aversive barrier (i.e. copper) then reach a food source over a prolonged period of time. This protocol builds upon previous work by integrating multiple variables in a manner that allows for continued data collection as the organisms shift towards an increasingly starved condition. Moreover, this assay permits an increased sample size so that larger populations of nematodes can be simultaneously evaluated.
Organisms defective for the ability to detect or respond to copper immediately cross the chemical barrier, while wild type nematodes are initially repelled. As wild type worms are increasingly starved, they begin to cross the barrier and reach the food source. We designed this assay to evaluate a mutant that is incapable of responding to diverse environmental cues, including food sensation or detection of aversive chemicals. When evaluated via this protocol, the defective organisms immediately crossed the barrier, but were also incapable of detecting a food source. Hence, these mutants repeatedly cross the chemical barrier despite temporarily reaching a food source. This assay can straightforwardly test populations of worms to evaluate potential pathway defects related to aversion and starvation.

A Caenorhabditis elegans Nutritional-status Based Copper Aversion Assay

Here, we present a Caenorhabditis elegans-specific assay designed to evaluate changes in copper aversion behavior and the ability to locate a common food source, as the organism progresses from a well-fed to starved nutritional state.

UN<em&gt; Caenorhabditis elegans</em&gt; Analisi di Aversione di rame basata sullo stato nutrizionale

To ensure survival, organisms must be capable of avoiding unfavorable habitats while ensuring a consistent food source. Caenorhabditis elegans alter their ...

C. elegans Chemotaxis Assay

Many organisms use chemotaxis to seek out food sources, avoid noxious substances, and find mates. Caenorhabditis elegans has impressive chemotaxis behavior.
 The premise behind testing the response of the worms to an odorant is to place them in an area and observe the movement evoked in response to an odorant. Even with the many available assays, optimizing worm starting location relative to both the control and test areas, while minimizing the interaction of worms with each other, while maintaining a significant sample size remains a work in progress 1-10. The method described here aims to address these issues by modifying the assay developed by Bargmann et al.1. A Petri dish is divided into four quadrants, two opposite quadrants marked "Test" and two are designated "Control". Anesthetic is placed in all test and control sites. The worms are placed in the center of the plate with a circle marked around the origin to ensure that non-motile worms will be ignored. Utilizing a four-quadrant system rather than one 2 or two 1 eliminates bias in the movement of the worms, as they are equidistant from test and control samples, regardless of which side of the origin they began. This circumvents the problem of worms being forced to travel through a cluster of other worms to respond to an odorant, which can delay worms or force them to take a more circuitous route, yielding an incorrect interpretation of their intended path. This method also shows practical advantages by having a larger sample size and allowing the researcher to run the assay unattended and score the worms once the allotted time has expired.

C. elegans Chemotaxis Assay

A method of quantitatively evaluating the chemotactic response of Caenorhabditis elegans is described. A chemotactic index (CI) was employed as a way to precisely evaluate the response of worms to certain targets, and serve as a platform of comparison between strains and compounds of interest.

C. elegans Chemiotassi Assay

Many organisms use chemotaxis to seek out food sources, avoid noxious substances, and find mates.  Caenorhabditis elegans has impressive chemotaxis ...

Biologia

Caenorhabditis elegans as a Model System for Discovering Bioactive Compounds Against Polyglutamine-Mediated Neurotoxicity

Age-related misfolding and aggregation of pathogenic proteins are responsible for several neurodegenerative diseases. For example, Huntington&#39;s disease (HD) is principally driven by a CAG nucleotide repeat that encodes an expanded glutamine tract in huntingtin protein. Thus, the inhibition of polyglutamine (polyQ) aggregation and, in particular, aggregation-associated neurotoxicity is a useful strategy for the prevention of HD and other polyQ-associated conditions. This paper introduces generalized experimental protocols to assess the neuroprotective capacity of test compounds against HD using established polyQ transgenic Caenorhabditis elegans models. The AM141 strain is chosen for the polyQ aggregation assay as an age-associated phenotype of discrete fluorescent aggregates can be easily observed in its body wall at the adult stage due to muscle-specific expression of polyQ::YFP fusion proteins. In contrast, the HA759 model with strong expression of polyQ-expanded tracts in ASH neurons is used to examine neuronal death and chemoavoidance behavior. To comprehensively evaluate the neuroprotective capacity of target compounds, the above test results are ultimately presented as a radar chart with profiling of multiple phenotypes in a manner of direct comparison and direct viewing.

Caenorhabditis elegans as a Model System for Discovering Bioactive Compounds Against Polyglutamine-Mediated Neurotoxicity

Here, we present a protocol to assess the neuroprotective activities of test compounds in Caenorhabditis elegans, including polyglutamine aggregation, neuronal death, and chemoavoidance behavior, as well as an exemplary integration of multiple phenotypes.

Caenorhabditis elegans come sistema modello per la scoperta di composti bioattivi contro la neurotossicità mediata dalla poliglutammina

Age-related misfolding and aggregation of pathogenic proteins are responsible for several neurodegenerative diseases. For example, Huntington&#39;s ...

Analisi automatizzata di un esame preferenziale di Chemosensory basato sulla popolazione di Nematode

Riepilogo

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Capitoli in questo video

Preferenza Grasso: un modello Novel of Eating Comportamento in Rats

Saggio comportamenti alimentari predatori in

C. elegans Learning Positivo Butanone, a breve termine e lungo termine saggi di memoria associativa

Un saggio di High-throughput per la previsione di tossicità chimica di Automated fenotipica profilatura di Caenorhabditis elegans

Estrazione di feromoni sessuali volatili e test di chemioattrazione in Caenorhabditis elegans

Estrazione di feromoni sessuali volatili e test di chemioattrazione in Caenorhabditis elegans

Estrazione di feromoni sessuali volatili e test di chemioattrazione in Caenorhabditis elegans

UN

C. elegans Chemiotassi Assay

Caenorhabditis elegans come sistema modello per la scoperta di composti bioattivi contro la neurotossicità mediata dalla poliglutammina