Name: measuring exercise levels in drosophila melanogaster using the rotating exercise quantification system (reqs)
Uploaded: 2018-05-27T15:00:00.000+00:00
Duration: 4 min 53 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Measuring Exercise Levels in Drosophila melanogaster Using the Rotating Exercise Quantification System REQS at JoVE.com

Il lavoro è stato supportato dal premio numero P30DK056336 da nazionale Istituto di diabete e digestivo e rene malattie attraverso una sovvenzione pilota dalla nutrizione e obesità Research Center presso la University of Alabama a Birmingham per NCR.

Il REQS consiste di un'unità di Drosophila Activity Monitor (per informazioni di origine, vedere Tabella materiali) montato su un braccio rotante che è controllato da un gruppo motore (Figura 1). Monitor attività determina la frequenza in un determinato intervallo di tempo la matrice di raggi laser al centro del tubo dosaggio di dissezione è interrotta. Per le illustrazioni dettagliate e una caratterizzazione approfondita, vedere la nostra precedente pubblicazione9. Mentre il nostro sistema utilizza l'unità di LAM25H, il REQS può essere modificato per accogliere anche altre unità di Drosophila Activity Monitor.
1. Verifica dell'installazione della REQS
<ol><li>Test di carico mosche in provette di vetro da anestetizzare gli animali con CO2 o altro metodo scelto per movimentazione, spostandoli nelle provette vuote e i tubi di tappatura.</li>
	<li>Inserire provette di vetro rinforzata negli slot dell'unità monitor attività. Fissare i tubi utilizzando gomma O-ring (17-18 gauge) e/o bande di gomma su entrambi i lati dell'unità per garantire i tubi non si muovono durante la rotazione:<ol>
<li>Infilare un o-ring la provetta del campione e posizionare l'o-ring vicino il punto centrale del tubo. Inserire la provetta del campione in un alloggiamento del monitor attività dalla parte anteriore e centrarlo.</li>
		<li>Spostare l'o-ring come necessario e garantire che, una volta la provetta del campione è centrata, l'o-ring è scivolata come vicino all'unità di monitoraggio di attività possibili. Fissare la provetta del campione di scivolare un secondo o-ring del tubo di vetro dal retro, spostare nuovamente l'o-ring come vicino all'unità di monitoraggio di attività possibili.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Avviare la rotazione della REQS spostando l'interruttore di alimentazione sulla parte anteriore dell'unità. Regolare la velocità di rotazione con la manopola sulla parte anteriore dell'unità per la velocità desiderata (4 rpm (giri al min) in questo esempio). Nota: La velocità di rotazione in questo esempio è stato scelto per abbinare un studio precedentemente pubblicato7. Come diverse velocità di rotazione si tradurrà in livelli differenti attività degli animali, quando si inizia un nuovo studio, ottimizzazione della velocità di rotazione per lo specifico set-up sperimentale (genotipo, la durata del periodo di esercizio, ecc.) può essere necessario. Nota: È importante per assicurarsi che i tubi siano correttamente posizionati affinché essi non trascinare lungo la parte inferiore dell'unità REQS durante la rotazione.</li>
	<li>Testare la connessione al sistema di raccolta di dati fornito con l'unità di Drosophila Activity Monitor aprendo il software DAMSystem308 e garantire che la luce di connessione rimane verde per varie rotazioni. Il software inizierà registrazione dati in un file di testo "monitorX" (X è il numero di unità se si utilizzano più monitor) immediatamente all'atto dell'apertura. Frequenza di registrazione può essere regolato nella scheda "Preferenze"; registriamo in genere in intervalli di 5 min.</li>
	<li>Esaminare il file di testo generato dal software DAMSystem308 per garantire che la connessione dati funziona correttamente. Problemi con la connessione causare ritagli, punti di tempo dove 0 attività viene registrata per tutte le posizioni nel REQS (Vedi Risultati rappresentante e tabella 2). Se si verificano ritagli, regolare le connessioni dati che porta alla presa del telefono rotante, come durante la rotazione, questa connessione può diventare sciolti o intrecciati. Troviamo che stabilizzare la connessione con nastro aiuta a prevenire questo problema.</li>
</ol>2. preparazione degli animali
Nota: Tutti gli animali erano sollevati e testati in condizioni standard in un'incubatrice (25 ° C, umidità 60-70%, ciclo luce/buio di 12 h) su melassa/farina di mais media10.
<ol><li>Due settimane prima dell'esperimento previsto, impostare fiale con densità degli animali è controllata per raccogliere le mosche sperimentale da; in genere abbiamo istituito fiale con 7 maschi e 10 femmine. Con uno stock sano, da un singolo flaconcino, circa 15 vergini maschi e 15 femmine possono essere raccolti nel corso di un periodo di 4 giorni. Regolare il numero di flaconcini impostare basato sul numero di animali necessari per l'analisi; un dosaggio tipico nel nostro laboratorio include 10 insiemi di 10 vergini maschi e femmine per genotipo (100 maschi e 100 femmine). Nota: Non-Vergine mosche possono essere utilizzati a seconda la domanda specifica che sperimentale. Se conducendo esperimenti a lungo termine con gli animali non-vergine, striscianti larve possono interferire con accurata attività di monitoraggio.</li>
	<li>Rimuovere le mosche di padre una settimana dopo aver impostato le fiale.</li>
	<li>A partire dal giorno 10 dopo l'impostazione le fiale, raccogliere mosche Vergine dai flaconcini e archiviarli separati per sesso.</li>
	<li>Raccogliere gli animali sufficienti per l'esperimento e l'età loro come necessario, in questo esempio 3 giorni. Nota: Abbiamo in genere anestetizzare gli animali con CO2 per la movimentazione. CO2 è conosciuto per influenzare i livelli di attività degli animali per lunghi periodi di tempo dopo il trattamento (ad esempio, Vedi Bartolomeo et al 201511). Se l'effetto di2 CO interferisce con saggi a valle previsti o analisi, utilizzare un metodo diverso anestesia come amputate di ghiaccio.</li>
</ol>3. raccolta dei dati con il Rich
<ol><li>Anestetizzare gli animali da utilizzare per lo studio di quantificazione di esercizio con CO2 o un altro metodo di anestesia. Dividerli in gruppi secondo le necessità e caricare i gruppi di animali in tubi di vetro vuota di activity monitor; in questo esempio, 10 animali della stessa età sono caricati al tubo di vetro, con 10 ripetizioni per ogni tipo di animale (genotipo/sesso). Assicurarsi di prendere nota di quale tipo di animale viene caricato in ogni provetta. Nota: Per gli esperimenti più lunghi, alimentare può essere incluso nelle provette dei campioni. In questo caso, è essenziale che il cibo sia sicuro e non diventare sloggiato durante la rotazione.</li>
	<li>Caricare le provette di vetro nell'unità REQS e fissarli con la gomma O-ring. Se si lavora con più di un genotipo/sesso, utilizzando un disegno di blocco randomizzato o randomizzazione della posizione degli animali nella REQS eliminerà i potenziali effetti di posizione. Randomizzazione può essere raggiunto assegnando ogni flaconcino un numero casuale, ad esempio da un web-based generatore di numeri casuali (ad esempio, https://www.randomizer.org/) o in un foglio di calcolo, e poi ordinare le fiale sulla base del numero casuale.</li>
	<li>Inserire il REQS l'incubatrice per garantire la temperatura costante, umidità e luce condizioni. Assicurarsi che i cavi dati e di alimentazione siano collegati correttamente.</li>
	<li>Consentire agli animali di recuperare dall'anestesia e di acclimatarsi al nuovo ambiente per 1 h.</li>
	<li>Iniziare l'esperimento avviando rotazione di REQS alla velocità desiderata. Nota: Un'altra opzione è in primo luogo raccogliere i dati di attività di base dagli animali prima dell'inizio della rotazione, seguita registrando livelli di attività in risposta a stimolazione rotazionale.</li>
	<li>Avviare la raccolta dei dati aprendo il software DAMsystem308 (semplicemente aprendo la raccolta di dati software iniziati). I dati vengono scritti in un file di testo l'intervallo impostato (qui, 5 min); Se necessario, modificare le impostazioni di intervallo nella scheda "Preferenze" (Vedi punto 1.4).</li>
	<li>Per garantire che i dati sono trasmessi con successo al computer, aprire il file di testo generato dal software DAMsystem308 dopo uno o due intervalli di tempo sono passati e confermano che i dati vengano scritti nel file. Chiudere e riaprire il file per visualizzare dati da eventuali punti di tempo aggiuntivo. Raccogliere dati per la quantità desiderata di tempo; in questo esempio, 2h. Nota: Non aprire l'incubatrice durante il periodo di test, come gli animali sono molto sensibili a qualsiasi tipo di disturbo e probabilmente risponderà con attività aumentata.</li>
	<li>Alla fine dell'esercizio assay, terminare la raccolta di dati chiudendo il software DAMsystem308, poi si spegne il reqs Rimuovere gli animali dalle provette di vetro e pulire i tubi. Gli animali possono essere spostati indietro in fiale di cibo se ripetuti sono necessarie misure a diverse età. Nota: In caso di decessi durante il regime di esercizio, e dovrebbe essere registrato, come la presenza di mosche morte può avere un impatto attività conteggi. Nella nostra esperienza con le DGRP2 linee fly12,13, esercizio a 4 giri per 2 h non ha provocato morti, ma più debole ceppi potrebbero rispondere in modo diverso.</li>
</ol>4. analisi dei dati
<ol><li>Aprire il file. txt con l'etichetta "Monitor1" prodotte dal software DAMSystem308.</li>
	<li>Esaminare il file di dati per eventuali problemi che possono verificarsi durante l'acquisizione dei dati (tempo perso punti, ecc.; Tabella 1). Se necessario, censurare il file rimuovendo dati punti all'inizio e alla fine della registrazione.</li>
	<li>Utilizzando il software statistico di vostra scelta (ad es., R), analizzare i dati raccolti. Genera statistiche descrittive e realizza analisi della varianza (ANOVA) per studiare effetti come il sesso e il genotipo, se i dati sono normalmente distribuiti. Se i dati non sono distribuiti normalmente, è possibile utilizzare metodi non parametrici, come test di Kruskal-Wallis, per confrontare i gruppi. Le analisi specifiche necessarie dipenderà la questione scientifica specifica e il disegno sperimentale.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Rieder, L. E., Larschan, E. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wisdom+from+the+fly.">Wisdom from the fly.</a> Trends Genet. 30 (11), 479-481 (2014).</li><li>Ugur, B., Chen, K., Bellen, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Drosophila+tools+and+assays+for+the+study+of+human+diseases.">Drosophila tools and assays for the study of human diseases.</a> Dis Model Mech. 9 (3), 235-244 (2016).</li><li>Hales, K. G., Korey, C. A., Larracuente, A. M., Roberts, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genetics+on+the+fly:+A+primer+on+the+Drosophila+Model+System.">Genetics on the fly: A primer on the Drosophila Model System.</a> Genetics. 201 (3), 815-842 (2015).</li><li>Piazza, N., Gosangi, B., Devilla, S., Arking, R., Wessells, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exercise-training+in+young+Drosophila+melanogaster+reduces+age-related+decline+in+mobility+and+cardiac+performance.">Exercise-training in young Drosophila melanogaster reduces age-related decline in mobility and cardiac performance.</a> PLoS One. 4 (6), e5886 (2009).</li><li>Gargano, J. W., Martin, I., Bhandari, P., Grotewiel, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+iterative+negative+geotaxis+(RING):+a+new+method+for+assessing+age-related+locomotor+decline+in+Drosophila.">Rapid iterative negative geotaxis (RING): a new method for assessing age-related locomotor decline in Drosophila.</a> Exp Gerontol. 40 (5), 386-395 (2005).</li><li>Tinkerhess, M. J., Ginzberg, S., Piazza, N., Wessells, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Endurance+training+protocol+and+longitudinal+performance+assays+for+Drosophila+melanogaster.">Endurance training protocol and longitudinal performance assays for Drosophila melanogaster.</a> J Vis Exp. (61), (2012).</li><li>Mendez, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+TreadWheel:+A+novel+apparatus+to+measure+genetic+variation+in+response+to+gently+induced+exercise+for+Drosophila.">The TreadWheel: A novel apparatus to measure genetic variation in response to gently induced exercise for Drosophila.</a> PLoS One. 11 (10), e0164706 (2016).</li><li>Katzenberger, R. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Drosophila+model+of+closed+head+traumatic+brain+injury.">A Drosophila model of closed head traumatic brain injury.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 110 (44), E4152-E4159 (2013).</li><li>Watanabe, L. P., Riddle, N. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+the+Rotating+Exercise+Quantification+System+(REQS),+a+novel+Drosophila+exercise+quantification+apparatus.">Characterization of the Rotating Exercise Quantification System (REQS), a novel Drosophila exercise quantification apparatus.</a> PLoS One. 12 (10), e0185090 (2017).</li><li>Reed, L. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genotype-by-diet+interactions+drive+metabolic+phenotype+variation+in+Drosophila+melanogaster.">Genotype-by-diet interactions drive metabolic phenotype variation in Drosophila melanogaster.</a> Genetics. 185 (3), 1009-1019 (2010).</li><li>Bartholomew, N. R., Burdett, J. M., VandenBrooks, J. M., Quinlan, M. C., Call, G. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impaired+climbing+and+flight+behaviour+in+Drosophila+melanogaster+following+carbon+dioxide+anaesthesia.">Impaired climbing and flight behaviour in Drosophila melanogaster following carbon dioxide anaesthesia.</a> Sci Rep. 5, 15298 (2015).</li><li>Huang, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Natural+variation+in+genome+architecture+among+205+Drosophila+melanogaster+Genetic+Reference+Panel+lines.">Natural variation in genome architecture among 205 Drosophila melanogaster Genetic Reference Panel lines.</a> Genome Res. 24 (7), 1193-1208 (2014).</li><li>Mackay, T. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Drosophila+melanogaster+Genetic+Reference+Panel.">The Drosophila melanogaster Genetic Reference Panel.</a> Nature. 482 (7384), 173-178 (2012).</li><li>Berlandi, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Swing+Boat:+Inducing+and+recording+locomotor+activity+in+a+Drosophila+melanogaster+model+of+Alzheimer's+disease.">Swing Boat: Inducing and recording locomotor activity in a Drosophila melanogaster model of Alzheimer's disease.</a> Front Behav Neurosci. 11, 159 (2017).</li><li>Faville, R., Kottler, B., Goodhill, G. J., Shaw, P. J., van Swinderen, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=How+deeply+does+your+mutant+sleep?+Probing+arousal+to+better+understand+sleep+defects+in+Drosophila.">How deeply does your mutant sleep? Probing arousal to better understand sleep defects in Drosophila.</a> Sci Rep. 5, 8454 (2015).</li></ol>

Gli autori non hanno nulla a rivelare.

Come illustrano i risultati rappresentativi, il REQS è in grado di misurare accuratamente l'attività di esercizio Drosophila. Il REQS è flessibile e permette ai ricercatori di affrontare una serie di domande di ricerca relazionati all'esercizio biologia o interventi di esercizio. Ci sono due passaggi critici nel protocollo per evidenziare. In primo luogo, è essenziale per verificare l'installazione di REQS per garantire che la trasmissione dati dalla REQS alla DAMSystem308 sta funzionando correttamente. Se non impost...

Recentemente, i ricercatori hanno iniziato a utilizzare il moscerino della frutta Drosophila melanogaster a studiare biologia di esercizio. D. melanogaster è stato un sistema di modello genetico per oltre 100 anni1,2. Tuttavia, ricerca di Drosophila ha contribuito non solo la genetica, ma anche ad una varietà di altre discipline tra cui neurobiologia, biologia del comportamento e fisiologia3. Nel 2009, la Power Tower, la prima macchina di esercizio per Drosophila fu descritto4. La Power Tower si avvale della risposta geotassi negativa degli animali. Quando sono disturbati, Drosophila tendono a spostarsi nella parte superiore del loro recinto. Questa risposta è ben consolidata ed è la base del saggio popolare "anello" (geotassi negativa iterativo rapido5) che viene utilizzato per stimare la capacità di arrampicata e/o idoneità fisica in Drosophila. La Power Tower utilizza un braccio meccanico collegato ad un'unità motore per sollevare ripetutamente una serie di animali nei loro recinti da molti pollici e farli cadere indietro a terra per indurre la risposta negativa geotassi (Tinkerhess et al. 20126 fornire un video che illustra l'utilizzo di Power Tower). Trattamento prolungato sulla Torre di potere così aumenta la quantità di attività fisica (in esecuzione o volare) gli animali eseguire rispetto agli animali di controllo non trattata e sopra tempo porta al miglioramento delle prestazioni nell'analisi della anello per idoneità fisica4. Così, questo lavoro ha dimostrato la fattibilità dell'utilizzo di Drosophila come modello per la biologia di esercizio.
Per espandere il repertorio degli strumenti disponibili per la ricerca di esercizio Drosophila, nel 2016, Mendez e colleghi descritto una seconda macchina di esercitazione di Drosophila, il Treadwheel7. Simile alla Power Tower, il Treadwheel sfrutta la risposta negativa geotassi di Drosophila. Tuttavia, questa risposta è indotta dalla rotazione continua dei recinti degli animali, piuttosto che di sollevamento e farli cadere come la Power Tower. Questo metodo di induzione è più delicato e permette per un regime di esercizio orientato endurance più che evita qualsiasi trauma fisico che potrebbe verificarsi durante l'esercizio nella Power Tower (Vedi Katzenberger, R. J. et al 20138 per l'impatto del ripetuto fisico trauma sulla salute di Drosophila). Simile al Power Tower4, trattamento di esercizio degli animali sul Treadwheel conduce ad una varietà di risposte fisiologiche, compresi cambiamenti di forma fisica, i livelli del trigliceride e corpo peso7. Così, due metodi complementari sono disponibili per i biologi di Drosophila studiando esercizio.
Una limitazione di sia la Power Tower e il Treadwheel è l'impossibilità di misurare la quantità di attività indotta dal trattamento di esercizio. L'analisi di video-registrazioni dal vivo tratte dal Treadwheel ha dimostrato che c'erano differenze significative tra i vari ceppi di Drosophila in come rispondono al trattamento esercizio7. In particolare, i ceppi studiati hanno differito da in quanto attività ulteriori che animali eseguita quando stimolato7. Questa osservazione ci ha spinti a sviluppare un terzo sistema di esercizio, la rotazione esercitare quantificazione sistema (Rich), che permette di misurare i livelli di attività degli animali durante esercizio indotta da rotazione9. Il REQS utilizza un commercialmente disponibili attività Monitoraggio unità che è installato su un braccio girevole per stimolare esercizio mediante rotazione come il Treadwheel. Il lavoro iniziale con il Rich conferma che geneticamente diversi ceppi di Drosophila — e i sessi - può avere significativamente differenti risposte alla stimolazione rotazionale e quindi la quantità di esercizio indotta non è identica tra differenti genotipi9 . Così, il REQS consente ora i biologi della drosofila misurare la quantità di esercizio indotta dal trattamento, aprendo una varietà di nuove vie di ricerca nel campo di esercizio.
Qui descriviamo in dettaglio come utilizzare i requisiti per la quantificazione dell'esercizio rotazionale. Il REQS induce esercizio rotazionale e misura contemporaneamente i livelli di attività degli animali trattati. Il REQS è in grado di ospitare una grande varietà di programmi di esercizio, che vanno dal semplice 2h regime di esercizio continuo dimostrato qui ai più complessi metodi di addestramento di intervallo come descritto da Mendez e colleghi7e la stimolazione può essere regolata tramite velocità di rotazione (tra circa 1-13 di rotazioni al minuto). A seconda dell'unità di monitor attività utilizzato per produrre il REQS, questo metodo è adattabile per l'analisi delle singole mosche o grandi popolazioni di animali. A causa di questa versatilità, la REQS fornisce ai ricercatori di Drosophila con una serie di opportunità di studiare, ad esempio, regimi di esercizio differenti, interventi di dieta o impatto della densità della popolazione.

<table><tbody><tr><td>Drosophila Activity Monitor&amp;nbsp;</td><td>Trikinetics</td><td>LAM25H</td><td>REQS component</td></tr><tr><td>Telephone Cord Detangler</td><td>Uvital</td><td>uv20170719</td><td>REQS component</td></tr><tr><td>Vial closures (flugs)</td><td>Genesee Scientific</td><td>49-102</td><td>Drosophila culture supplies</td></tr><tr><td>Vials&amp;nbsp;</td><td>Genesee Scientific</td><td>32-120</td><td>Drosophila culture supplies</td></tr><tr><td>Drosophila culture netting</td><td>Carolina Biological Supply</td><td>173090</td><td>Drosophila culture supplies</td></tr><tr><td>Cornmeal</td><td>Pepsico</td><td>43375</td><td>Drosophila media</td></tr><tr><td>Molasses</td><td>Golden Barrel</td><td>BLA-GAL</td><td>Drosophila media</td></tr><tr><td>Agar</td><td>Apex Bioresearch</td><td>66-103</td><td>Drosophila media</td></tr><tr><td>Inactive Dry Yeast</td><td>Genesee Scientific</td><td>62-106</td><td>Drosophila media</td></tr><tr><td>Tegosept</td><td>Apex Bioresearch</td><td>20-258</td><td>Drosophila media</td></tr><tr><td>Propionic acid</td><td>Genesee Scientific</td><td>20-271</td><td>Drosophila media</td></tr></tbody></table>

measuring exercise levels in drosophila melanogaster using the rotating exercise quantification system (reqs)

Drosophila melanogaster è un nuovo organismo modello per studi di biologia di esercizio. Fin qui, due sistemi di esercizio principale, la Power Tower e il Treadwheel sono stati descritti. Tuttavia, un metodo per misurare la quantità di ulteriori attività animale indotta attraverso il trattamento di esercizio è stato carente. La rotazione esercitare quantificazione sistema (Rich) riempie questa esigenza, fornendo una misura di attività degli animali per gli animali vivendo esercizio rotazionale. Questo protocollo dettagli come usare il REQS per valutare l'attività degli animali durante l'esercizio rotazionale e illustra il tipo di dati che possono essere generati. Qui, dimostriamo come la REQS è utilizzata per misurare le differenze di sesso - e ceppo-specifici nell'attività indotta da esercizio. Il REQS è utilizzabile anche per valutare l'impatto di vari altri parametri sperimentali quali età, dieta o popolazione dimensioni sull'attività indotta da esercizio. Inoltre, può essere utilizzato per confrontare l'efficacia di differenti protocolli di training. D'importanza, essa consente di standardizzare trattamenti di esercizio tra i ceppi, che permette al ricercatore di raggiungere gli importi uguali di attività tra gruppi se necessario. Così, il REQS è una nuova risorsa notevole per esercizio biologi che lavorano con il sistema di modello di Drosophila e integra i sistemi esistenti di esercizio.

L'output di un singolo tratto con il Rich è una tabella di dati prodotta dal software DAMSystem308, che sarà contrassegnata con "Monitor1.txt" per impostazione predefinita (per vedere un esempio supplementare File 1). Un Estratto da una tabella di questo tipo è illustrato nella tabella 1. Ogni colonna contiene i dati da un tubo di dosaggio individuale, mentre le righe contengono l'attività misurata in ogni intervallo di tempo dall'inizio dell'esperime...

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Measuring Exercise Levels in Drosophila melanogaster Using the Rotating Exercise Quantification System REQS

La rotazione esercitare quantificazione sistema (Rich) può indurre esercizio in Drosophila melanogaster attraverso rotazione misurando contemporaneamente la quantità di attività svolta dagli animali. Qui, presentiamo un protocollo punto-per-punto dettagliare come misurare i livelli di attività degli animali vivendo rotazionale esercizio trattamenti utilizzando il reqs

Misurazione dei livelli di esercizio in Drosophila melanogaster utilizzando il sistema di quantificazione esercizio rotanti (Rich)

Drosophila melanogaster is a new model organism for studies in exercise biology. To date, two main exercise systems, the Power Tower and the Treadwheel ...

measuring-exercise-levels-drosophila-melanogaster-using-rotating

Research

JoVE Journal

Genetics

Measuring Exercise Levels in Drosophila melanogaster Using the Rotating Exercise Quantification System (REQS)

7.4K Views.  University of Alabama at Birmingham. La rotazione esercitare quantificazione sistema (Rich) può indurre esercizio in Drosophila melanogaster attraverso rotazione misurando contemporaneamente la quantità di attività svolta dagli animali. Qui, presentiamo un protocollo punto-per-punto dettagliare come misurare i livelli di attività degli animali vivendo rotazionale esercizio trattamenti utilizzando il reqs

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Assaying Locomotor Activity to Study Circadian Rhythms and Sleep Parameters in Drosophila

Most life forms exhibit daily rhythms in cellular, physiological and behavioral phenomena that are driven by endogenous circadian (&equiv;24 hr) pacemakers or clocks. Malfunctions in the human circadian system are associated with numerous diseases or disorders. Much progress towards our understanding of the mechanisms underlying circadian rhythms has emerged from genetic screens whereby an easily measured behavioral rhythm is used as a read-out of clock function. Studies using Drosophila have made seminal contributions to our understanding of the cellular and biochemical bases underlying circadian rhythms. The standard circadian behavioral read-out measured in Drosophila is locomotor activity. In general, the monitoring system involves specially designed devices that can measure the locomotor movement of Drosophila. These devices are housed in environmentally controlled incubators located in a darkroom and are based on using the interruption of a beam of infrared light to record the locomotor activity of individual flies contained inside small tubes. When measured over many days, Drosophila exhibit daily cycles of activity and inactivity, a behavioral rhythm that is governed by the animal's endogenous circadian system. The overall procedure has been simplified with the advent of commercially available locomotor activity monitoring devices and the development of software programs for data analysis. We use the system from Trikinetics Inc., which is the procedure described here and is currently the most popular system used worldwide. More recently, the same monitoring devices have been used to study sleep behavior in Drosophila. Because the daily wake-sleep cycles of many flies can be measured simultaneously and only 1 to 2 weeks worth of continuous locomotor activity data is usually sufficient, this system is ideal for large-scale screens to identify Drosophila manifesting altered circadian or sleep properties.

Assaying Locomotor Activity to Study Circadian Rhythms and Sleep Parameters in Drosophila

We describe procedures for recording daily locomotor activity rhythms of Drosophila and subsequent data analysis. Locomotor activity rhythms are a reliable behavioral output of animal circadian clocks and are used as the standard readout of clock function when studying circadian mutants or examining how the environment regulates the circadian system.

Saggio attività locomotoria per studiare ritmi circadiani del sonno e parametri in Drosophila</em

Most life forms exhibit daily rhythms in cellular, physiological and behavioral phenomena that are driven by endogenous circadian (&equiv;24 hr) ...

Ricerca

Neuroscienze

The TreadWheel: Interval Training Protocol for Gently Induced Exercise in Drosophila melanogaster

The incidence of complex metabolic diseases has increased as a result of a widespread transition towards lifestyles of increased caloric intake and lowered activity levels. These multifactorial diseases arise from a combination of genetic, environmental, and behavioral factors. One such complex disease is Metabolic Syndrome (MetS), which is a cluster of metabolic disorders, including hypertension, hyperglycemia, and abdominal obesity. Exercise and dietary intervention are the primary treatments recommended by doctors to mitigate obesity and its subsequent metabolic diseases. Exercise intervention, in particular aerobic interval training, stimulates favorable changes in the common risk factors for Type 2 Diabetes Mellitus (T2DM), Cardiovascular Disease (CVD), and other conditions. With the influx of evidence describing the therapeutic effect exercise has on metabolic health, establishing a system that models exercise in a controlled setting provides a valuable tool for assessing the effects of exercise in an experimental context. Drosophila melanogaster is a great tool for investigating the physiological and molecular changes that result from exercise intervention. The flies have short lifespans and similar mechanisms of metabolizing nutrients when compared to humans. To induce exercise in Drosophila, we developed a machine called the TreadWheel, which utilizes the fly&#39;s innate, negative geotaxis tendency to gently induce climbing. This enables researchers to perform experiments on large cohorts of genetically diverse flies to better understand the genotype-by-environment interactions underlying the effects of exercise on metabolic health.

The TreadWheel: Interval Training Protocol for Gently Induced Exercise in Drosophila melanogaster

The TreadWheel uses rotational motion to gently induce exercise in adult Drosophila melanogaster by exploiting flies&#39; innate, negative geotaxis. It allows for analysis of the interactions between exercise and factors, such as genotype, sex, and diet, and their effect on physiological and molecular assays to assess metabolic health.

Il TreadWheel: Protocollo di allenamento intervallo per delicatamente indotto da esercizio in Drosophila melanogaster

The incidence of complex metabolic diseases has increased as a result of a widespread transition towards lifestyles of increased caloric intake and ...

Genetica

A Computational Method to Quantify Fly Circadian Activity

In most animals and plants, circadian clocks orchestrate behavioral and molecular processes and synchronize them to the daily light-dark cycle. Fundamental mechanisms that underlie this temporal control are widely studied using the fruit fly Drosophila melanogaster as a model organism. In flies, the clock is typically studied by analyzing multiday locomotor recording. Such a recording shows a complex bimodal pattern with two peaks of activity: a morning peak that happens around dawn, and an evening peak that happens around dusk. These two peaks together form a waveform that is very different from sinusoidal oscillations observed in clock genes, suggesting that mechanisms in addition to the clock have profound effects in producing the observed patterns in behavioral data. Here we provide instructions on using a recently developed computational method that mathematically describes temporal patterns in fly activity. The method fits activity data with a model waveform that consists of four exponential terms and nine independent parameters that fully describe the shape and size of the morning and evening peaks of activity. The extracted parameters can help elucidate the kinetic mechanisms of substrates that underlie the commonly observed bimodal activity patterns in fly locomotor rhythms.

A method to quantify the main temporal features seen in fly circadian locomotor rhythms is presented. The quantification is achieved by fitting fly activity with a multi-parametric model waveform. The model parameters describe the shape and size of the morning and evening peaks of daily activity.

Un metodo di calcolo per quantificare le attività circadiana volare

In most animals and plants, circadian clocks orchestrate behavioral and molecular processes and synchronize them to the daily light-dark cycle. ...

Comportamento

Determination of the Spontaneous Locomotor Activity in Drosophila melanogaster

Drosophila melanogaster has been used as an excellent model organism to study environmental and genetic manipulations that affect behavior. One such behavior is spontaneous locomotor activity. Here we describe our protocol that utilizes Drosophila population monitors and a tracking system that allows continuous monitoring of the spontaneous locomotor activity of flies for several days at a time. This method is simple, reliable, and objective and can be used to examine the effects of aging, sex, changes in caloric content of food, addition of drugs, or genetic manipulations that mimic human diseases.

Determination of the Spontaneous Locomotor Activity in Drosophila melanogaster

Drosophila melanogaster are useful in studying genetic or environmental manipulations that affect behaviors such as spontaneous locomotor activity.&#160; Here we describe a protocol that utilizes monitors with infrared beams and data analysis software to quantify spontaneous locomotor activity.&#160;

Determinazione del locomotore attività spontanea in<em&gt; Drosophila melanogaster</em

Drosophila melanogaster has been used as an excellent model organism to study environmental and genetic manipulations that affect behavior. One such ...

A Low-cost Method for Analyzing Seizure-like Activity and Movement in Drosophila

Video tracking systems have been used widely to analyze Drosophila melanogaster movement and detect various abnormalities in locomotive behavior. While these systems can provide a wealth of behavioral information, the cost and complexity of these systems can be prohibitive for many labs. We have developed a low-cost assay for measuring locomotive behavior and seizure movement in D. melanogaster. The system uses a web-cam to capture images that can be processed using a combination of inexpensive and free software to track the distance moved, the average velocity of movement and the duration of movement during a specified time-span. To demonstrate the utility of this system, we examined a group of D. melanogaster mutants, the Bang-sensitive (BS) paralytics, which are 3-10 times more susceptible to seizure-like activity (SLA) than wild type flies. Using this novel system, we were able to detect that the BS mutant bang senseless (bss) exhibits lower levels of exploratory locomotion in a novel environment than wild type flies. In addition, the system was used to identify that the drug metformin, which is commonly used to treat type II diabetes, reduces the intensity of SLA in the BS mutants.

A Low-cost Method for Analyzing Seizure-like Activity and Movement in Drosophila

Using a webcam and a combination of free and inexpensive software programs, locomotive patterns in Drosophila melanogaster can be analyzed to detect differences in the speed, distance, and time of various motor activities.

Un metodo a basso costo per l&#39;analisi sequestro-come attività e il movimento in<em&gt; Drosophila</em

Video tracking systems have been used widely to analyze Drosophila melanogaster movement and detect various abnormalities in locomotive behavior. While ...

A Simple Technique to Assay Locomotor Activity in Drosophila

Drosophila melanogaster is an ideal model organism for studying various diseases due to its abundance of advanced genetic manipulation techniques and diverse behavioral features. Identifying behavioral deficiency in animal models is a crucial measure of disease severity, for example, in neurodegenerative diseases where patients often experience impairments in motor function. However, with the availability of various systems to track and assess motor deficits in fly models, such as drug-treated or transgenic individuals, an economical and user-friendly system for precise evaluation from multiple angles is still lacking. A method based on the AnimalTracker application programming interface (API) is developed here, which is compatible with the Fiji image processing program, to systematically evaluate the movement activities of both adult and larval individuals from recorded video, thus allowing for the analysis of their tracking behavior. This method requires only a high-definition camera and a computer peripheral hardware integration to record and analyze behavior, making it an affordable and effective approach for screening fly models with transgenic or environmental behavioral deficiencies. Examples of behavioral tests using pharmacologically treated flies are given to show how the techniques can detect behavioral changes in both adult flies and larvae in a highly repeatable manner.

A Simple Technique to Assay Locomotor Activity in Drosophila

The present protocol assesses the locomotor activity of Drosophila by tracking and analyzing the movement of flies in a hand-made arena using open-source software Fiji, compatible with plugins to segment pixels of each frame based on high-definition video recording to calculate parameters of speed, distance, etc.

Una semplice tecnica per analizzare l'attività locomotoria nella Drosophila

Drosophila melanogaster is an ideal model organism for studying various diseases due to its abundance of advanced genetic manipulation techniques and ...

Endurance Training Protocol and Longitudinal Performance Assays for Drosophila melanogaster

One of the most pressing problems facing modern medical researchers is the surging levels of obesity, with the consequent increase in associated disorders such as diabetes and cardiovascular disease 1-3. An important topic of research into these associated health problems involves the role of endurance exercise as a beneficial intervention.
Exercise training is an inexpensive, non-invasive intervention with several beneficial results, including reduction in excess body fat 4, increased insulin sensitivity in skeletal muscle 5, increased anti-inflammatory and antioxidative responses 6, and improved contractile capacity in cardiomyocytes 7. Low intensity exercise is known to increase mitochondrial activity and biogenesis in humans 8 and mice, with the transcriptional coactivator PGC1-&alpha; as an important intermediate 9,10. 
Despite the importance of exercise as a tool for combating several important age-related diseases, extensive longitudinal genetic studies have been impeded by the lack of an endurance training protocol for a short-lived genetic model species. The variety of genetic tools available for use with Drosophila, together with its short lifespan and inexpensive maintenance, make it an appealing model for further study of these genetic mechanisms. With this in mind we have developed a novel apparatus, known as the Power Tower, for large scale exercise-training in Drosophila melanogaster 11. The Power Tower utilizes the flies' instinctive negative geotaxis behavior to repetitively induce rapid climbing. Each time the machine lifts, then drops, the platform of flies, the flies are induced to climb. Flies continue to respond as long as the machine is in operation or until they become too fatigued to respond. Thus, the researcher can use this machine to provide simultaneous training to large numbers of age-matched and genetically identical flies. Additionally, we describe associated assays useful to track longitudinal progress of fly cohorts during training.

Endurance Training Protocol and Longitudinal Performance Assays for Drosophila melanogaster

We describe the first endurance training protocol for an important genetic model species, Drosophila melanogaster, and outline several assays to chart improvements in mobility following training.

Endurance Training protocollo e saggi prestazioni longitudinali per Drosophila melanogaster

One of the most pressing problems facing modern medical researchers is the surging levels of obesity, with the consequent increase in associated disorders ...

Biologia

An Improved Method for Accurate and Rapid Measurement of Flight Performance in Drosophila

Drosophila has proven to be a useful model system for analysis of behavior, including flight. The initial flight tester involved dropping flies into an oil-coated graduated cylinder; landing height provided a measure of flight performance by assessing how far flies will fall before producing enough thrust to make contact with the wall of the cylinder. Here we describe an updated version of the flight tester with four major improvements. First, we added a &#34;drop tube&#34; to ensure that all flies enter the flight cylinder at a similar velocity between trials, eliminating variability between users. Second, we replaced the oil coating with removable plastic sheets coated in Tangle-Trap, an adhesive designed to capture live insects. Third, we use a longer cylinder to enable more accurate discrimination of flight ability. Fourth we use a digital camera and imaging software to automate the scoring of flight performance. These improvements allow for the rapid, quantitative assessment of flight behavior, useful for large datasets and large-scale genetic screens.

An Improved Method for Accurate and Rapid Measurement of Flight Performance in Drosophila

Here we describe a method for rapid and accurate measurement of flight performance in Drosophila, enabling high-throughput screening.

Un metodo migliore per precisa e rapida misurazione delle performance in volo<em&gt; Drosophila</em

Drosophila has proven to be a useful model system for analysis of behavior, including flight. The initial flight tester involved dropping flies into an ...

Measurement of Larval Activity in the Drosophila Activity Monitor

Drosophila larvae are used in many behavioral studies, yet a simple device for measuring basic parameters of larval activity has not been available. This protocol repurposes an instrument often used to measure adult activity, the TriKinetics Drosophila activity monitor (MB5 Multi-Beam Activity Monitor) to study larval activity. The instrument can monitor the movements of animals in 16 individual 8 cm glass assay tubes, using 17 infrared detection beams per tube. Logging software automatically saves data to a computer, recording parameters such as number of moves, times sensors were triggered, and animals&#8217; positions within the tubes. The data can then be analyzed to represent overall locomotion and/or position preference as well as other measurements. All data are easily accessible and compatible with basic graphing and data manipulation software. This protocol will discuss how to use the apparatus, how to operate the software and how to run a larval activity assay from start to finish.

Measurement of Larval Activity in the Drosophila Activity Monitor

This report describes a method for measuring Drosophila larval activity using the TriKinetics Drosophila Activity Monitor. The device employs infrared beams to detect movements of up to 16 individual animals. Data can be analyzed to represent motion parameters including rates and the positions of the animals within the assay chambers.

Misura della larvali attività nel<em&gt; Drosophila</em&gt; Activity Monitor

Drosophila larvae are used in many behavioral studies, yet a simple device for measuring basic parameters of larval activity has not been available. This ...

Tracking Freely Walking Flies: A Method to Assess Locomotion in Drosophila

Source: Sun, M. and Chen, L. L. <a href="https://www.jove.com/video/55602/" target="_blank">A Novel Method to Model Chronic Traumatic Encephalopathy in Drosophila</a>. J. Vis. Exp. (2017).
This video describes how to track freely walking flies to assess their general locomotion ability. The featured protocol demonstrates the assay&#39;s setup and data analysis using video tracking software.

Tracciare le mosche che camminano liberamente: un metodo per valutare la locomozione in Drosophila

Source: Sun, M. and Chen, L. L. A Novel Method to Model Chronic Traumatic Encephalopathy in Drosophila. J. Vis. Exp. (2017).
This video describes how to ...

Misurazione dei livelli di esercizio in Drosophila melanogaster utilizzando il sistema di quantificazione esercizio rotanti (Rich)

Riepilogo

Esplora Altri Video

Capitoli in questo video

Saggio attività locomotoria per studiare ritmi circadiani del sonno e parametri in Drosophila

Il TreadWheel: Protocollo di allenamento intervallo per delicatamente indotto da esercizio in Drosophila melanogaster

Un metodo di calcolo per quantificare le attività circadiana volare

Determinazione del locomotore attività spontanea in

Un metodo a basso costo per l'analisi sequestro-come attività e il movimento in

Una semplice tecnica per analizzare l'attività locomotoria nella Drosophila

Endurance Training protocollo e saggi prestazioni longitudinali per Drosophila melanogaster

Un metodo migliore per precisa e rapida misurazione delle performance in volo

Misura della larvali attività nel

Tracciare le mosche che camminano liberamente: un metodo per valutare la locomozione in Drosophila