저자는 T - 미로와 행동 공간을 제공하는 찰스 박사 Luetje 감사하고 싶습니다. 이 작품은 미국 심장 협회 (YA)를, 신경계 질환을위한 국립 연구소 및 행정 권한 부여 R01NS64269 (RGZ)을, 그리고 퓨 자선 트러스트 (RGZ)를 지원합니다.

1. 소개 이 비디오에서는, 우리는 운동과 neurodegenerative 장애에 손상 아르 학습과 기억 기능의 측정을 설명하기 Drosophila를 사용하여 두 행동 assays을 설명합니다. 첫째, 우리는 운전하는 행위는 부정 geotaxis 분석을 사용하여 측정하는 방법을 보여줍니다. 둘째, 우리는 aversive 쓴맛과 조명을 연결하기 위해 훈련하고 메모리 기능을 평가 6 시간 후에 테스트 긍정적 - phototactic 파리를 사용하여 학습과 기억 능력을 평가할 것입니다. 마지막으로, 우리는 이러한 행동 assays의 의미와 한계를 설명합니다. 2. 장비 및 시약 <ol><li> 작업 플라이 <ul><li> 스테레오 스코프 (자이스 혈구) </li><li> 파리 푹신한 작은 페인트 붓 </li><li> Drosophila 이산화탄소 (CO 2) 마취 장치 (Geneseesci, 병원) </li></ul></li><li> 부정 Geotaxis 분석 <ul><li> 28.5 X 95mm의 폴리스티렌 비알 (국회 의사당 여사님, 주식 회사) </li><li> 미니 알람 타이머 / 스톱워치 (VWR 인터내셔널) </li><li> 샤피의 펜 </li><li> 접착제 테이프 </li></ul></li><li> Aversive Phototaxis 억제 분석 <ul><li> 퀴나인 염산염 (시그마 알드리치, CAS 번호 : 6119-47-7) </li><li> 증류수 </li><li> 무게로 정확한 희석 디지털 측정 스케일 </li><li> 빠른 연결 해제 커넥터, 고밀도 폴리에틸렌 (NALGENE VWR 카탈로그 번호 62868-021) </li><li> 광원에 대​​한 빠른 연결 끊기 커넥터 어댑터에 맞게 폐쇄 월말부터 2 ML 마크에서 컷 15 ML의 원심 분리기 튜브 (VWR 인터내셔널), </li><li> 챔버 라이닝 여과지에 말라리아 솔루션을 로드할 수 단일 채널 200 μL pipetter </li><li> T - 미로 (간단한 행동 시스템, 그림 1) </li><li> 알루미늄 호일 </li><li> 광원 (자이스 혈구) </li><li> 빨간 불빛과 함께 램프. </li><li> 필터 페이퍼 </li><li> 미니 알람 타이머 / 스톱워치 (VWR 인터내셔널) </li></ul></li></ol> 3. 파리 준비 <ul><li> 파리가 25 표준 cornmeal - 한천 - 당밀 - 효모 매체에 유지 관리됩니다 ° C 12 시간 라이트 / 어두운주기. </li><li> 버진 파리는 eclosion 당일 이산화탄소 마취 격리됩니다. 노화 연구, 파리는 유리병 당 스무 그룹으로 관리하고 매 3 일 신선한 유리병로 전학 왔어. 유전 배경에서 발생하는 차이를 최소화하기 위해, 노화 연구에 대해 동일한 부모의 십자가에서 형제 파리를 사용하는 것이 중요합니다. </li><li> assays 모두, 파리는 유리병 지당 10 파리의 그룹 sexed 유지하고 있습니다. 행동에 성별 차이가 상당한이며 데이터가 6을 해석하고 재현하기 어려울지도로 연구에 남성과 여성의 파리 혼합하지 않는 것이 좋습니다. </li><li> 부정 geotaxis 분석을 위해, 파리는 유리병 지당 10의 그룹으로 분류되고 마취 후 한 시간을 테스트했습니다. 이 전위의 활동에 영향을 미칠 수도로 난다는 마취에서 완전히 회복하는 것이 중요합니다. </li><li> APS의 분석은 각 그룹의 파리는 분석이 수행되기 전에 6 시간 동안 필터 종이 moistened 물로 빈 폴리스티렌 약병에 배치됩니다. 이것은 파리가 분석되기 전에 굶어 죽고 있으며 aversive의 맛을 더 통찰력 수 있도록합니다. 분석이 수행되기 전에, 열 그룹에서 각 비행기는 다음 탈출을 피하기 위해, 느슨하게 났고요 빈 15mL 원심 튜브에 배치됩니다. </li></ul> 4. 부정 Geotaxis 분석 <ul><li> Geotaxis는 일반적으로 동일한 유전자형이나 치료 (각 유전자형 / 치료를 위해 총 100-200 파리) 7 십 개인의 10-20 그룹에 대한 측정됩니다. 별도의 약병에 각 그룹 CO 2 마취 장치 및 장소에 만불 여성이나 남성 파리 정렬 그룹. 마취에서 회복하기 위해 파리에 대해 최소한 하나 시간을 허용합니다. </li><li> 이 빈 폴리스티렌 튜브가 수직으로 서로를 마주 테이프에 합류하는 등 각 그룹에 대한 등반 장치를 준비합니다. 튜브의 구멍이 완벽하게 파리에 대한도 등반 표면을 제공하기 위해 서로 정렬되어 있는지 확인하는 것이 중요합니다. </li><li> 낮은 유리병은 바닥 표면 위에 8cm의 수직 거리를 측정하고 유리병의 전체 둘레 주위에 원을 그리는 각 유리병을 표시합니다. </li><li> 신중하게 모든 비행의 탈출을 방지 낮은 유리병에 열 파리의 그룹을 전송합니다. 즉시 안전하게 접촉 구멍 상단 유리병과 테이프로 낮은 병을 커버. 파리 분석을 실시하기 전에 1 분 새로운 설정으로 순응 수 있습니다. </li><li> 부드럽게 유리병의 바닥에 파리를 누르고 탭시 10 초 8 cm 표시 위에 올라갈 수있는 파리의 수를 측정합니다. </li><li> 각 시험 사이 일분 나머지 기간 동안 수 있도록, 같은 그룹에 열번이 분석을 반복합니다. </li><li> 로 8 cm 마크를 통과 그룹당 파리의 개수를 기록총 파리 비율입니다. </li></ul> 5. Aversive Phototaxis 억제 분석 (APS 어세이) 원래 르 부르그 및 Buecher (2002 년) 4 적응이 분석은 aversive의 자극 (이 경우, 말라리아의 쓴맛)와 빛을 연결할 그들을 훈련하기 위해 파리에있는 긍정적인 phototactic 동작을 악용. 교육 / 에어컨 위상 후, 야생 입력 파리 aversive 맛이있는 조명 영역을 연결하고 그것을 피할 수있게 될 것입니다. 손상된 학습 용량 파리는이 협회를 만들기 위해 실패합니다. 또한, APS 분석도의 단기 기억 기능을 측정하는 데 사용할 수있는 것은 배운 작업을 기억 능력을 테스트하는 동일한 테스트 6시간 포스트 컨디셔닝에 이미 훈련 파리를 쓰는하여 5 날아. <ol><li> 퀴나인 솔루션을 준비 <ul><li> 0.1M 주식 솔루션 (50mL 증류수에 1.98g)하기 위해 증류수에 말라리아 염산염을 디졸브. 주식 솔루션은 작은 aliquots에 년 -20 ° C에서 최대 유지 수 있습니다 </li><li> 증류수의 재고 솔루션을 diluting 약 1 μm의의 작업 솔루션을 준비합니다. </li></ul></li><li> T - 미로를 준비 <ul><li> T - 미로에서 출구와 두 개의 독립적인 회의소, &quot;어둠&quot;의 챔버와 &quot;조명&quot;챔버 (그림 1)와 센터 컬럼으로 구성되어 있습니다. </li><li> 상공 회의소 준​​비는 두 15mL 플라스틱 원심 분리기 튜브를 타고 아래에서 2 ML 표시에 절단 설명서 끝부분을 폐쇄 보았다. 각 끝에있는 커넥터 어댑터를 맞춤하고, parafilm와 연결을 밀봉. 튜브의 끝에 어댑터 구스넥 광원에 대​​한 입력 슬롯 역할을합니다. 광원과 하나가 튜브를 연결하고 튜브는 &quot;조명&quot;챔버 것입니다. &quot;어둠&quot;의 챔버 역할을 다른 튜브 알루미늄 호일로 감싸주세요. </li><li> 증류수 또는 조명 챔버의 종이와 장소를 필터링하는 말라리아 솔루션 중 하나 180uL을 추가합니다. </li><li> 중간 폐쇄 (그림 1)에서 트랩 도어와 센터 컬럼의 각 측면에 조명과 어두운 회의소 바람을 피우고하여 T - 미로를 조립. </li><li> 조명 챔버에 광원을 넣습니다. </li></ul></li><li> 교육 aversive 자극과 phototaxis을 억제하기 위해 날아 <ul><li> 돌려서는 어둠 T - 미로에서 실이 챔버에 하나의 비행기를 전송하고 즉시 미로로 다시 어둠의 튜브를 나사. </li><li> 방에 불을 끄고 적색 램프를 켭니다. </li><li> 파리가 30 초 동안 어둠 챔버에 순응 천천히 조명 챔버 조명 광원을 설정하도록 허용합니다. 천천히 두 방을 분리 트랩도어를 엽니다. </li><li> 파리가 10 초 이내에 조명 챔버에 산책하면, 그것은 긍정적 phototactic 간주하고 분석을 위해 훈련 준비입니다. phototaxis에 실패 시각 시스템에 문제를 지적하고 부정 phototaxis은 분석에서 제외해야 함께 날아. </li><li> Aversive Phototaxis 억제 (APS) 교육 들어, 어두운 챔버로 긍정적인 phototaxis을 보여준 플라이를 누르고 트랩 도어를 닫고 불을 끕니다. acclimatizing 30 초 수 있습니다. 이 시간 동안 조명 챔버에 말라리아 솔루션 필터 종이를 넣어. 천천히 트랩 문을 열고 불을 켭니다. 말라리아 코팅 조명 챔버에 파리 산책을 허용합니다. 일분 후, 어둠의 챔버에 다시 파리를 탭이 9 번 이상 반복합니다. (일반적으로 야생 유형 3-5 훈련 재판 후 조명 챔버를 피하기 날아.) </li><li> 즉시 훈련 후 다섯 테스트 실험이 실시됩니다. 각 시험 재판에서 빛이 조명 실로 걸어 훈련 비행을 위해 켜져 10 초 후 수 있습니다. 조명 유리병에 도보로 실패는 &quot;보강을 통해 배운 과제&quot;와 동일합니다 &quot;패스&quot;로 기록됩니다. 다섯 경기를 연속으로 시련을 통해 패스 요금은 기록하고 PC0 (0 HR 게시물 금고) 그림 2 아래와 같습니다. </li></ul></li><li> 파리의 단기 기억 기능을 평가 <ul><li> 교육 및 초기 PC0 녹음 후, 각 비행기는 원래 음식 약병에 다시 배치하고 6 시간 동안 따로 보관. </li><li> 여섯 시간 포스트 훈련, 주제 각 비행을 이전과 같은 방식으로 다시 다섯 재판하고, 횟수, 파리가 (실패) 조명 병을 방지 (합격) 또는에 간다를 기록합니다. 이 패스 속도는 단기 기억의 지표 PC6 (6 시간 게시물 컨디셔닝)로 기록됩니다. </li></ul></li></ol> 6. 데이터 해석 및 통계 분석 <ol><li> 부정 Geotaxis 분석 <ul><li> 이 분석에서 생성된 원시 데이터는 각 그룹에서 10 초 8 cm 표시를 건너 파리의 수를 나타냅니다. 비율이 변환 10 세션이 지남에 따라 각 그룹에 대한 평균 통과 속도를 계산합니다. </li><li> 데이터는 의미의 표준 오차 (SEM)과 그룹당 평균 통과 속도 (유전자형, 치료 등) 그래픽 표시됩니다. </li><li> 그룹 간의 차이점다음 통계적으로 의미가 또는 학생 T - 테스트 또는 ANOVA를 사용하지 않는 것으로 결정하실 수 있습니다. </li></ul></li><li> Aversive Phototaxis 억제 분석 <ul><li> 이 분석에서 원시 데이터는 각 비행 다섯 연속 시련의 조명 챔버를 방지 횟수로 표현된다. 통과 율은 전체 시련을 통해 성공적인 회피 실험의 비율로 계산됩니다. 그룹 당 15 파리 최소이 방법으로 평균 통과 속도를 계산합니다. </li><li> 또는 평균 통과 속도 PC6 (6 시간 이후 헤어드라 이어, &quot;메모리&quot;표시기) 각각 SEM과 함께, 데이터를 그래픽으로 평균 통과 속도 PC0 ( &quot;학습&quot;표시기가 바로 에어컨 후)로 표현된다. </li><li> 학습 및 메모리 인덱스는 야생 입력하고 &quot;유전 - 조작 - 양성&quot;그룹 (예 : GFP overexpressing가 날아 등) 적절하게 모두 그룹 간의 비교입니다. </li></ul></li></ol> 7. 대표 결과 이 비디오 실험에서, 우리는 중추 신경계에 날아 overexpressing 인간 타우의 학습 및 메모리와 모터 적자를 평가하고 파리 overexpressing GFP의 그 자신의 성능을 비교. Drosophila 인간의 타우의의 연결 overexpression은 뇌 8 심각한 vacuolization 원인과 학습 및 메모리 기능 9 상당한 적자로 이어질을 보여줘왔다. 그림 2A와 같이, 십일 오래된 남성 또는 여성이 overexpressing 인간의 타우가 날아 연령 일치하는 GFP overexpressing에 비해 상당한 운동력이있는 사람의 결손을 날아. 또한, 이러한 파리 컨트롤 그룹에 비해 PC0 통과 속도에 의해 그림과 같이 쓴맛과 조명을 연결하는 데 실패뿐만 아니라, PC6 통과 속도 (그림 2B)의 감소에 의해 그림과 같이 해당 협회를 기억하지 못합니다. 이 실험은 더욱 Drosophila 모델 인간 neurodegenerative 조건을 공부하고 인간과 포유류의 관찰 행동 phenotypes의 일부를 recapitulating 사용할 수있는 것을 확인합니다. <img src="/files/ftp_upload/2504/2504fig1.jpg" alt="그림 1" /> 그림 1. Aversive Phototaxis 억제 분석을위한 T - 메이즈 설치합니다. A.이 트랩도어로 구분하여 왼쪽 (호일로 덮여)에 필터 종이와 &quot;어둠&quot;의 튜브로 늘어선 &quot;조명&quot;팔콘 튜브,에 연결된 광원과 APSA 실험에 대한 전반적인 실험 설정. B.는 교육 및 시험 단계 동안, 파리가 어둠 챔버에 있으며 표시등이 조명 챔버에서 설정 후 트랩 문이 열렸어. <img src="/files/ftp_upload/2504/2504fig2.jpg" alt="그림 2" /> 그림 2. 사용하여 부정 geotaxis와 APS의 실험에서 결과는 대표 팬의 연결 드라이버 overexpressing GFP 또는 타우를 파리. 답변 부정 geotaxis 분석에서, 10 일 된 남자 (블루​​ 열) 또는 여성 (빨간색 열) overexpressing GFP는 타우 - overexpressing은 파리보다 높은 등반 활동을 보여주 날아. B. 20 일 된 암컷은 overexpressing GFP가 타우 overexpressing가 파리보다 (PC6) 함수 더 나은 학습 (PC0)와 메모리를 보여주 날아.

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관심 없음 충돌 선언하지 않습니다.

부정 geotaxis와 APS의 assays 모두 운동력이있는 사람이나 학습과 유전 또는 환경 조작에서 발생하는 메모리 용량의 변화를 측정하기 위해 강력한 행동 assays 있습니다. 그러나, 더 최적화를 기다리고 이러한 assays 몇 가지 단점이 있습니다. 부정 geotaxis 분석에서 특정 유전자의 돌연변이 파리에 심각한 모터 장애를 렌더링 수 있습니다. 이러한 경우에는, 파리는 거의 선동에 따라 중력에 대응 벽면을 타고 수 없습니다. 직접 움직임을 측정하는 다른 행동 assays가 더 적절한 수 있습니다. 이러한 assays 마비가와 압류 10, 및 운동 조정의 손실을 기록 optomotor 행동 11 대책 righting 반사 행동을 포함합니다. APS의 분석에서, 최초의 방해가 무작위로 전진하지 않고 조명 챔버의 입구에서 막는 파리하실 수 있습니다. 이전 파리 일반적으로 덜 활성과 오랜 기간 동안 중지하고 휴식하는 경향이 이후 노화가 공부 조건 중 하나에있는 경우이 문제가 더된다. 이 경우에는 실험자 항상 유효하지 않습니다 움직임을 촉진하기 위해 기계적 자극을 제공한다. 둘째, 하나는 논쟁 수도 긍정 phototaxis의 손실에서 조명 챔버 결과로 이동 실패. 이전 작업 보강 부정은 4를 제거되면 파리는 빛의 반응을 되돌릴 것으로 나타났습니다 때문에 이것은 거의 경우 않습니다. 셋째, aversive의 자극과 접촉의 기간은 재판에서 재판에 따라 다를 수 있습니다. 이 변화는 일반적으로 말라리아를 피하에서 파리를 방지하기 위해 절어 필터 종이 챔버의 내부 벽 encircling으로 줄일 수 있습니다. 또한, 실험자 각 플라이는 별도의 언급이 일분의 챔버에서 보낸 시간의 양을 늘림으로써 필터 종이와 접촉에 충분한 시간을 보낼 수 있도록 수 있습니다. 요약, 음성 geotaxis와 APS의 assays 행동 결손을 평가 빠르고 간단한 방법이며, 양적 운동력이있는 사람과 Drosophila의 학습과 기억 능력을 나타냅니다. 이러한 assays은 Drosophila 인간의 neurodegenerative 조건을 모델링 특히 유용합니다.

<table border="1"><tbody><tr><th> 자료 </th><th> 회사 </th><th> 카탈로그 번호 </th><th> 논평 </th></tr><tr><td> 폴리스티렌 비알 </td><td> 캐피톨 여사님, 주식 회사 </td><td> 28Fly </td><td> 28.5 X 95mm의 폴리스티렌 여사님, 소재의 품질 중요한 나쁜 파리 등산하기 너무 미끄러워 경우. </td></tr><tr><td> 입체경를 해부 </td><td> 자이스 혈구 </td><td> 000000-1432-979 </td><td> 두 가지 거위 목 라이트 가이드 (12V/30W) </td></tr><tr><td> 퀴나인 염산염 </td><td> 시그마 알드리치 </td><td> 6119-47-7 </td><td> 증류수에 용해. </td></tr><tr><td> 빠른 연결 해제 커넥터 </td><td> Nalgene (VWR) </td><td> 62868-021 </td><td> 고밀도 폴리에틸렌 </td></tr><tr><td> T - 메이즈 </td><td> 간단한 동작 시스템 </td><td></td><td></td></tr><tr><td> 단일 채널 200 μL 피펫 </td><td> Eppendorf </td><td> 022443305 </td><td></td></tr></tbody></table>

assaying locomotor, learning, and memory deficits in drosophila models of neurodegeneration

유전 방식의 발전 모델 시스템 1로 Drosophila를 사용하여 인간의 neurodegenerative 질병에 관련된 유전자의 연구를 활성화했습니다. 알츠하이머, 파킨슨병과 헌팅턴의 질병을 포함하여 이러한 질병의 대부분은 학습과 기억 기능 및 운동 조정 2 연령에 의존 저하가 특징입니다. 여기 우리는 인간 neurodegeneration와 관련된 행동 특성 중 일부는 파리에 recapitulated 수있는 것을 보여주기 위해 부정적인 geotaxis 분석 3 aversive phototaxic 억제 분석 (APS 분석) 4,5를 포함한 행동 assays를 사용합니다. 부정 geotaxis 분석에의 자연 경향이 흥분이 유전자 또는 전위의 용량을 저해 수 조건을 연구 활용하면 중력에 대해 이동 파리. APS의 분석에서 학습 및 메모리 기능 aversive 쓴맛과 조명을 연결시키고 그럼으로써 빛을 향해 이동이 다르게 자연적인 경향을 피하기 위해 훈련 비행 긍정적 - phototactic에서 테스트합니다. 이러한 훈련을 테스트하는 것은 6시간 사후 교육이 메모리 기능을 평가하는 데 사용됩니다 날아. 이러한 assays를 사용하여 개발 neurodegeneration 대​​한 모든 유전 또는 환경 요인의 기여는 쉽게 파리에서 공부하실 수 있습니다.

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Assaying Locomotor, Learning, and Memory Deficits in Drosophila Models of Neurodegeneration

, 전위의 기능을 측정하는 학습을위한 행동 assays, 및 메모리 능력<em&gt; Drosophila</em&gt;.

에 시금 운동력이있는 사람, 학습, 및 메모리 적자 Drosophila</emNeurodegeneration의> 모델

Advances in genetic methods have enabled the study of genes involved in human neurodegenerative diseases using Drosophila as a model system1. Most of ...

assaying-locomotor-learning-memory-deficits-drosophila-models

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Assaying Locomotor, Learning, and Memory Deficits in Drosophila Models of Neurodegeneration

33.2K 조회수.  University of Miami, Miller School of Medicine. , 전위의 기능을 측정하는 학습을위한 행동 assays, 및 메모리 능력 Drosophila.

비디오: Assaying Locomotor, Learning, and Memory Deficits in Drosophila Models of Neurodegeneration

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.

Circadian 리듬을 연구 및 매개 변수 잠을 전위의 활동 시금 Drosophila</em

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

연구

신경과학

Morris Water Maze Test for Learning and Memory Deficits in Alzheimer&#39;s Disease Model Mice

The Morris Water Maze (MWM) was first established by neuroscientist Richard G. Morris in 1981 in order to test hippocampal-dependent learning, including acquisition of spatial memoryand long-term spatial memory 1. The MWM is a relatively simple procedure typically consisting of six day trials, the main advantage being the differentiation between the spatial (hidden-platform) and non-spatial (visible platform) conditions 2-4. In addition, the MWM testing environment reduces odor trail interference 5. This has led the task to be used extensively in the study of the neurobiology and neuropharmacology of spatial learning and memory. The MWM plays an important role in the validation of rodent models for neurocognitive disorders such as Alzheimer&#x2019;s Disease 6, 7. In this protocol we discussed the typical procedure of MWM for testing learning and memory and data analysis commonly used in Alzheimer&#x2019;s disease transgenic model mice.

Morris Water Maze Test for Learning and Memory Deficits in Alzheimer&#039;s Disease Model Mice

The Morris Water Maze is a behavioral task to test hippocampal-dependent learning and memory. It has been widely used in the study of neurobiology, neuropharmacology and neurocognitive disorders in rodent models.

알츠하이머병 모델 마우스에서 학습 및 메모리 적자에 대한 모리스 워터 메이즈 테스트

The Morris Water Maze (MWM) was first established by neuroscientist Richard G. Morris in 1981 in order to test hippocampal-dependent learning, including ...

Optical Recording of Suprathreshold Neural Activity with Single-cell and Single-spike Resolution

Signaling of information in the vertebrate central nervous system is often carried by populations of neurons rather than individual neurons. Also propagation of suprathreshold spiking activity involves populations of neurons. Empirical studies addressing cortical function directly thus require recordings from populations of neurons with high resolution. Here we describe an optical method and a deconvolution algorithm to record neural activity from up to 100 neurons with single-cell and single-spike resolution. This method relies on detection of the transient increases in intracellular somatic calcium concentration associated with suprathreshold electrical spikes (action potentials) in cortical neurons. High temporal resolution of the optical recordings is achieved by a fast random-access scanning technique using acousto-optical deflectors (AODs)1. Two-photon excitation of the calcium-sensitive dye results in high spatial resolution in opaque brain tissue2. Reconstruction of spikes from the fluorescence calcium recordings is achieved by a maximum-likelihood method. Simultaneous electrophysiological and optical recordings indicate that our method reliably detects spikes (&gt;97% spike detection efficiency), has a low rate of false positive spike detection (&lt; 0.003 spikes/sec), and a high temporal precision (about 3 msec) 3. This optical method of spike detection can be used to record neural activity in vitro and in anesthetized animals in vivo3,4.

Understanding the function of the vertebrate central nervous system requires recordings from many neurons because cortical function arises on the level of populations of neurons. Here we describe an optical method to record suprathreshold neural activity with single-cell and single-spike resolution, dithered random-access scanning. This method records somatic fluorescence calcium signals from up to 100 neurons with high temporal resolution. A maximum-likelihood algorithm deconvolves the underlying suprathreshold neural activity from the somatic fluorescence calcium signals. This method reliably detects spikes with high detection efficiency and a low rate of false positives and can be used to study neural populations in vitro and in vivo.

단일 셀 및 단일 스파이크 해상도 suprathreshold 신경 활동의 광 기록

Signaling of information in the vertebrate central nervous system is often carried by populations of neurons rather than individual neurons. Also ...

Appetitive Associative Olfactory Learning in Drosophila Larvae

In the following we describe the methodological details of appetitive associative olfactory learning in Drosophila larvae. The setup, in combination with genetic interference, provides a handle to analyze the neuronal and molecular fundamentals of specifically associative learning in a simple larval brain.
Organisms can use past experience to adjust present behavior. Such acquisition of behavioral potential can be defined as learning, and the physical bases of these potentials as memory traces1-4. Neuroscientists try to understand how these processes are organized in terms of molecular and neuronal changes in the brain by using a variety of methods in model organisms ranging from insects to vertebrates5,6. For such endeavors it is helpful to use model systems that are simple and experimentally accessible. The Drosophila larva has turned out to satisfy these demands based on the availability of robust behavioral assays, the existence of a variety of transgenic techniques and the elementary organization of the nervous system comprising only about 10,000 neurons (albeit with some concessions: cognitive limitations, few behavioral options, and richness of experience questionable)7-10.
Drosophila larvae can form associations between odors and appetitive gustatory reinforcement like sugar11-14. In a standard assay, established in the lab of B. Gerber, animals receive a two-odor reciprocal training: A first group of larvae is exposed to an odor A together with a gustatory reinforcer (sugar reward) and is subsequently exposed to an odor B without reinforcement 9. Meanwhile a second group of larvae receives reciprocal training while experiencing odor A without reinforcement and subsequently being exposed to odor B with reinforcement (sugar reward). In the following both groups are tested for their preference between the two odors. Relatively higher preferences for the rewarded odor reflect associative learning - presented as a performance index (PI). The conclusion regarding the associative nature of the performance index is compelling, because apart from the contingency between odors and tastants, other parameters, such as odor and reward exposure, passage of time and handling do not differ between the two groups9.

Appetitive Associative Olfactory Learning in Drosophila Larvae

Drosophila larvae are able to associate odor stimuli with gustatory reward. Here we describe a simple behavioral paradigm that allows the analysis of appetitive associative olfactory learning.

에 Appetitive 연관 강한 학습<em&gt; Drosophila</em&gt; 애벌레

In the following we describe the methodological  details of appetitive associative olfactory learning in Drosophila larvae. The setup, in combination with ...

Drosophila Adult Olfactory Shock Learning

Drosophila have been used in classical conditioning experiments for over 40 years, thus greatly facilitating our understanding of memory, including the elucidation of the molecular mechanisms involved in cognitive diseases1-7. Learning and memory can be assayed in larvae to study the effect of neurodevelopmental genes8-10 and in flies to measure the contribution of adult plasticity genes1-7. Furthermore, the short lifespan of Drosophila facilitates the analysis of genes mediating age-related memory impairment5,11-13. The availability of many inducible promoters that subdivide the Drosophila nervous system makes it possible to determine when and where a gene of interest is required for normal memory as well as relay of different aspects of the reinforcement signal3,4,14,16.
Studying memory in adult Drosophila allows for a detailed analysis of the behavior and circuitry involved and a measurement of long-term memory15-17. The length of the adult stage accommodates longer-term genetic, behavioral, dietary and pharmacological manipulations of memory, in addition to determining the effect of aging and neurodegenerative disease on memory3-6,11-13,15-21.
Classical conditioning is induced by the simultaneous presentation of a neutral odor cue (conditioned stimulus, CS+) and a reinforcement stimulus, e.g., an electric shock or sucrose, (unconditioned stimulus, US), that become associated with one another by the animal1,16. A second conditioned stimulus (CS-) is subsequently presented without the US. During the testing phase, Drosophila are simultaneously presented with CS+ and CS- odors. After the Drosophila are provided time to choose between the odors, the distribution of the animals is recorded. This procedure allows associative aversive or appetitive conditioning to be reliably measured without a bias introduced by the innate preference for either of the conditioned stimuli. Various control experiments are also performed to test whether all genotypes respond normally to odor and reinforcement alone.

Drosophila Adult Olfactory Shock Learning

The method to measure adult Drosophila associative memory is described. The assay is based on the ability of the fly to associate an odor presented with a negative reinforcer (electric shock) and then recall this information at a later time, allowing memory to be measured.

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Drosophila have been used in classical conditioning experiments for over 40 years, thus greatly facilitating our understanding of memory, including the ...

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;

의 자발적인 운동 활성의 결정<em&gt; 초파리</em

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

In vivo Optogenetic Stimulation of the Rodent Central Nervous System

The ability to probe defined neural circuits in awake, freely-moving animals with cell-type specificity, spatial precision, and high temporal resolution has been a long sought tool for neuroscientists in the systems-level search for the neural circuitry governing complex behavioral states. Optogenetics is a cutting-edge tool that is revolutionizing the field of neuroscience and represents one of the first systematic approaches to enable causal testing regarding the relation between neural signaling events and behavior. By combining optical and genetic approaches, neural signaling can be bi-directionally controlled through expression of light-sensitive ion channels (opsins) in mammalian cells. The current protocol describes delivery of specific wavelengths of light to opsin-expressing cells in deep brain structures of awake, freely-moving rodents for neural circuit modulation. Theoretical principles of light transmission as an experimental consideration are discussed in the context of performing in vivo optogenetic stimulation. The protocol details the design and construction of both simple and complex laser configurations and describes tethering strategies to permit simultaneous stimulation of multiple animals for high-throughput behavioral testing.

In vivo Optogenetic Stimulation of the Rodent Central Nervous System

Optogenetics has become a powerful tool for use in behavioral neuroscience experiments. This protocol offers a step-by-step guide to the design and set-up of laser systems, and provides a full protocol for carrying out multiple and simultaneous in vivo optogenetic stimulations compatible with most rodent behavioral testing paradigms.

설치류 중추 신경계의 생체 Optogenetic 자극

The ability to probe defined neural circuits in awake, freely-moving animals with cell-type specificity, spatial precision, and high temporal resolution ...

Mass Histology to Quantify Neurodegeneration in Drosophila

Progressive neurodegenerative diseases like Alzheimer&#39;s disease (AD) or Parkinson&#39;s disease (PD) are an increasing threat to human health worldwide. Although mammalian models have provided important insights into the underlying mechanisms of pathogenicity, the complexity of mammalian systems together with their high costs are limiting their use. Therefore, the simple but well-established Drosophila model-system&#160;provides an alternative for investigating the molecular pathways that are affected in these diseases. Besides behavioral deficits, neurodegenerative diseases are characterized by histological phenotypes such as neuronal death and axonopathy. To quantify neuronal degeneration and to determine how it is affected by genetic and environmental factors, we use a histological approach that is based on measuring the vacuoles in adult fly brains. To minimize the effects of systematic error and to directly compare sections from control and experimental flies in one preparation, we use the &#39;collar&#39; method for paraffin sections. Neurodegeneration is then assessed by measuring the size and/or number of vacuoles that have developed in the fly brain. This can either be done by focusing on a specific region of interest or by analyzing the entire brain by obtaining serial sections that span the complete head. Therefore, this method allows one to measure not only severe degeneration but also relatively mild phenotypes that are only detectable in a few sections, as occurs during normal aging.

Mass Histology to Quantify Neurodegeneration in Drosophila

Drosophila is widely used as a model system to study neurodegeneration. This protocol describes a method by which degeneration, as determined by vacuole formation in the brain, can be quantified. It also minimizes effects due to the experimental procedure by processing and sectioning control and experimental flies as one sample.

질량 조직학은에 신경 퇴행을 정량화하기<em&gt; 초파리</em

Progressive neurodegenerative diseases like Alzheimer&#39;s disease (AD) or Parkinson&#39;s disease (PD) are an increasing threat to human health ...

Assessing Spatial Learning and Memory in Small Squamate Reptiles

Clinical research has leveraged a variety of paradigms to assess cognitive decline, commonly targeting spatial learning and memory abilities. However, interest in the cognitive processes of nonmodel species, typically within an ecological context, has also become an emerging field of study. In particular, interest in the cognitive processes in reptiles is growing although experimental studies on reptilian cognition are sparse. The few reptilian studies that have experimentally tested for spatial learning and memory have used rodent paradigms modified for use in reptiles. However, ecologically important aspects of the physiology and behavior of this taxonomic group must be taken into account when testing for spatially based cognition. Here, we describe modifications of the dry land Barnes maze and associated testing protocol that can improve performance when probing for spatial learning and memory ability in small squamate reptiles. The described paradigm and procedures were successfully used with male side-blotched lizards (Uta stansburiana), demonstrating that spatial learning and memory can be assessed in this taxonomic group with an ecologically relevant apparatus and protocol.

This paper describes a modification of the Barnes maze, a standard rodent paradigm used to assess spatial memory and learning, for use in small squamate reptiles.

작은 Squamate 파충류에서 공간 학습 및 메모리 평가

Clinical research has leveraged a variety of paradigms to assess cognitive decline, commonly targeting spatial learning and memory abilities. However, ...

Drosophila Courtship Conditioning As a Measure of Learning and Memory

Many insights into the molecular mechanisms underlying learning and memory have been elucidated through the use of simple behavioral assays in model organisms such as the fruit fly, Drosophila melanogaster. Drosophila is useful for understanding the basic neurobiology underlying cognitive deficits resulting from mutations in genes associated with human cognitive disorders, such as intellectual disability (ID) and autism. This work describes a methodology for testing learning and memory using a classic paradigm in Drosophila known as courtship conditioning. Male flies court females using a distinct pattern of easily recognizable behaviors. Premated females are not receptive to mating and will reject the male&#39;s copulation attempts. In response to this rejection, male flies reduce their courtship behavior. This learned reduction in courtship behavior is measured over time, serving as an indicator of learning and memory. The basic numerical output of this assay is the courtship index (CI), which is defined as the percentage of time that a male spends courting during a 10 min interval. The learning index (LI) is the relative reduction of CI in flies that have been exposed to a premated female compared to na&#239;ve flies with no previous social encounters. For the statistical comparison of LIs between genotypes, a randomization test with bootstrapping is used. To illustrate how the assay can be used to address the role of a gene relating to learning and memory, the pan-neuronal knockdown of Dihydroxyacetone phosphate acyltransferase (Dhap-at) was characterized here. The human ortholog of Dhap-at, glyceronephosphate O-acyltransferase (GNPT), is involved in rhizomelic chondrodysplasia punctata type 2, an autosomal-recessive syndrome characterized by severe ID. Using the courtship conditioning assay, it was determined that Dhap-at is required for long-term memory, but not for short-term memory. This result serves as a basis for further investigation of the underlying molecular mechanisms.

Drosophila Courtship Conditioning As a Measure of Learning and Memory

This protocol describes a Drosophila learning and memory assay called courtship conditioning. This classic assay is based on a reduction of male courtship behavior after sexual rejection by a non-receptive premated female. This natural form of behavioral plasticity can be used to test learning, short-term memory, and long-term memory.

학습과 기억의 척도 로서의 Drosophila Courtship 컨디셔닝

Many insights into the molecular mechanisms underlying learning and memory have been elucidated through the use of simple behavioral assays in model ...

에 시금 운동력이있는 사람, 학습, 및 메모리 적자 Drosophila 모델