Drosófila Comportamento de evasão passiva como um novo paradigma para estudar aprendizagem aversiva associativa

Resumo

Este trabalho descreve um simples paradigma comportamental que permite a análise da aprendizagem associativa aversiva em moscas de frutas adultas. O método baseia-se na supressão do comportamento geotaxis negativo inato devido à associação formada entre um contexto ambiental específico e um choque elétrico.

Resumo

Este protocolo descreve um novo paradigma para a análise do aprendizado associativo aversivo em moscas adultas (Drosophila melanogaster). O paradigma é análogo ao comportamento de evasão passiva em roedores de laboratório nos quais os animais aprendem a evitar um compartimento onde já receberam um choque elétrico. O ensaio se aproveita de geotaxis negativos em moscas, que se manifesta como uma vontade de subir quando são colocadas em uma superfície vertical. A configuração consiste em compartimentos superiores e inferiores orientados verticalmente. No primeiro teste, uma mosca é colocada em um compartimento inferior de onde geralmente sai dentro de 3-15 s, e entra no compartimento superior onde recebe um choque elétrico. Durante o segundo julgamento, 24 horas depois, a latência é significativamente aumentada. Ao mesmo tempo, o número de choques é reduzido em comparação com o primeiro ensaio, indicando que as moscas formaram memória de longo prazo sobre o compartimento superior. As gravações de latências e número de choques poderiam ser realizadas com um contador de contagem e um cronômetro ou com um dispositivo simples baseado em Arduino. Para ilustrar como o ensaio pode ser utilizado, o comportamento passivo de evasão de D. melanogaster e D. simulados masculino e feminino foram caracterizados aqui. A comparação das latências e o número de choques revelou que tanto d. melanogaster quanto D. simulados voam eficientemente aprendeu o comportamento de evasão passiva. Não foram observadas diferenças estatísticas entre moscas do sexo masculino e feminino. No entanto, os machos foram um pouco mais rápidos ao entrar no compartimento superior no primeiro ensaio, enquanto as fêmeas receberam um número ligeiramente maior de choques em todos os testes de retenção. A dieta ocidental (WD) prejudicou significativamente o aprendizado e a memória em moscas machos, enquanto o exercício de voo contrabalançava esse efeito. Em conjunto, o comportamento de evasão passiva em moscas oferece um ensaio simples e reprodutível que poderia ser usado para estudar mecanismos básicos de aprendizagem e memória.

Introdução

O aprendizado e a memória são um mecanismo de adaptação evolutivamente antigo ao meio ambiente, conservado de Drosophila (D.) para ^humano1. A mosca-das-frutas é um organismo modelo robusto para estudar princípios fundamentais de aprendizagem e memória, pois oferece uma ampla gama de poderosas ferramentas genéticas para dissecar mecanismos moleculares intrínsecos2. Os pioneiros estudos de triagem genética, que identificaram os genes rutabaga3, amnésiac4 e dunce5 críticos para o aprendizado e ^memóri....

Protocolo

1. Preparação de aparelhos de evasão passiva

1. Perfurar um perpendicular de 4 mm na superfície da parede do tubo de cultura de polipropileno de 14 mL e 8 mm de distância do fundo do tubo.
   NOTA: Use uma broca elétrica e uma broca de 5/32 para obter melhores resultados.
2. Usando uma faca de aço, corte a parte superior do tubo de cultura de polipropileno de 14 mL para criar um fragmento inferior do tubo de 45 mm de comprimento. O fragmento inferior serve como compartimento inferior.
3. Corte a ponta de 1.000 μL de ponta de pipeta azul usando uma lâmina de barbear de borda única para tornar a abertura larga o suficiente para uma ....

Resultados

A evasão passiva foi estudada em D. melanogaster (Canton-S) e D. simulados. Os experimentos compararam as latências e o número de choques recebidos entre ensaios consecutivos. Inicialmente, os experimentos foram realizados com moscas d. melanogaster machos de 3 a 4 dias de idade. As moscas foram mantidas na dieta padrão de formulação bloomington em um ambiente climatizado a 24 °C sob um ciclo claro-escuro de 12 horas, 70% de umidade e densidade populacional controlada. A densida.......

Discussão

Evitar estímulos ameaçadores é uma característica crucial do comportamento adaptativo em várias espécies, desde a elegância C. até a ^humana32. Procedimentos de aprendizagem de evasão que normalmente implicam a fuga de um evento aversivo, são comumente usados tarefas comportamentais para investigar processos de aprendizagem e memória em roedores de ^{laboratório13} desde a década de 1970 ³². Em procedimentos de evasão ativa, um est.......

Materiais

Name	Company	Catalog Number	Comments
Bloomington Formulation diet	Nutri-Fly	66-112	Available from Genesee Scientific Inc., San Diego, CA
1000 µL Blue tip	Fisher	NC9546243
17 x 100 mm 14 mL polypropylene culture tube	VWR	60818-689
Aduino-based Automatic Kontrol Module	In-house	AKM-007	This unit is optional. Complete description, schematics, wiring diagram and a code are provided at the ECU Digital Market - https://digitalmarket.ecu.edu/akmmodule
Dual-Display 2-Channel  Digital Clock/Timer	Digi-Sense	AO-94440-10	https://www.amazon.com/Cole-Parmer-AO-94440-10-Dual-Display-2-Channel-Jumbo-Digit/dp/B00PR0809G/ref=sr_1_5?dchild=1&keywords=Dual-Display+timer+jumbo&qid=1627660660&sr= 8-5#customerReviews
Electronic Finger Counter	N/A	N/A	https://www.amazon.com/gp/product/B01M8IRK6F/ref=ppx_yo_dt_b_search_asin_title?ie=UTF8&psc=1
Fisherbrand Sparkleen 1 Detergent	Fisher Scientific	04-320-4
Fly mouth aspirator	In-house		Prepared as described in reference 19.
Grass S88 stimulator	N/A	N/A	Could be replaced with any stimulator which can provide described parameters
Kim-wipes	Fisher Scientific	06-666	Kimberly-Clark Professional 34120
Metal block for fly immobilization	In-house		4 x 13 x 23.5cm aluminum block
Nutiva USDA Certified Organic, non-GMO, Red Palm Oil	Nutiva	N/A	https://www.amazon.com/Nutiva-Certified-Cold-Filtered-Unrefined-Ecuadorian/dp/B00JJ1E83G/ref=sxts_rp_s1_0?cv_ct_cx=Nutiva+USDA+Certified+Organic%2C+non-GMO%2C+Red+Palm+Oil&dchild=1&keywords=Nutiva+USDA+Certified+Organic%2C+non-GMO%2C+Red+Palm+Oil&pd_rd_i=B00JJ1E83G&pd_ rd_r=f35e9d2f-afe4-44b6-afc2-1c9cd705be18&pd_rd_w= R3Zb4&pd_rd_wg=eUv1m&pf_rd_ p=c6bde456-f877-4246-800f-44405f638777&pf _rd_r=M94N11RC7NH333EMJ66Y &psc=1&qid=1627661533&sr=1-1-f0029781-b79b-4b60-9cb0-eeda4dea34d6
Shock tube	CelExplorer	TMA-201	https://www.celexplorer.com/product_detail.asp?id=217&MainType=110&SubType=8
Stopwatch	Accusplit	A601XLN	https://www.amazon.com/gp/product/B0007ZGZYI/ref=ppx_yo_dt_b_search_asin_title?ie=UTF8&psc=1
Transparent vinyl tubing (3/4” OD, 5/8” ID)	Lowes		Avaiable from Lowes