在这里,我们描述的方法来测试线虫联想学习和短期和长期的联想记忆。这些人口分析蠕虫的能力,以chemotax聘请走向挥发的气味,并形成积极的联想后,搭配食物的趋化丁酮。空调期间的人数增加导致长期记忆。
经验和教训的信息的记忆是对生物体做出选择,帮助他们生存的关键。 C。 线虫导航环境,通过神经元特异性检测食品和化学品气味1,2和化学气味3,温度 4, 和 5食物来源的致病关联的营养状态。
在这里,我们描述了线虫联想学习和短期和长期的联想记忆的实验。我们修改了一个厌恶的嗅觉学习范式,而不是产生了积极的回应;检测涉及挨饿〜400蠕虫病毒,然后喂养存在AWC神经遥感挥发趋化丁酮的浓度,引发低的趋化指数(类似的蠕虫Toroyama 等7)。一个标准的人口趋assay1测试蠕虫的吸引力的气味立即分钟后调理小时。
经过调理,野生型动物的趋化丁酮增加〜0.6趋化指数的单位,其“学习指数”。联想学习是依赖于在培训期间的食品和丁酮的存在。配对为一个单一的调整期(“集结培训”)的食品和丁酮产生短期的联想记忆,持续1〜2小时。 (“间隔训练”)之间的休息时间多空调期间产生长期的联想记忆(<40小时),并依赖于cAMP反应元件结合蛋白(CREB),6个长期内存跨越所需的转录因子种8。
我们的协议还包括为快速,准确地测定趋化指数的图像分析方法。动物趋化实验板的高对比度的图像捕获和分析蠕虫计数MATLAB软件。软件修正不均匀使用一个形态tophat转型背景的 9大津的方法是再使用,以确定一个阈值从后台单独的蠕虫 10非常小的颗粒被删除自动和较大的非WORM地区(板边缘或琼脂拳)是手动选择删除。然后,该软件估计由单一的蠕虫病毒的大小,忽略上面指定的最大大小的区域,其余地区的平均大小。蠕虫的数量,然后除以确定蠕虫占用由一个单一的蠕虫的规模估计总面积估计。
我们发现,学习和短期和长期记忆可以区分,以及这些过程与高等生物上有着类似的关键分子 。6,8我们的分析,可以快速测试的新的候选基因或分子,影响了学习和短期或长期在 C中的长期记忆线虫是跨物种有关。
这些C。线虫联想学习和记忆检测需要提前准备。有关的准备工作的建议时间表,请参阅图1A中提出的时间表。还可以用身体搅拌(粗糙的移液,离心,振荡)的困扰蠕虫的记忆,可以通过过多的气味(香水等)对环境扰动和幼稚的趋化。
1。检测动物的制备
2。预调节挨饿
3。短期联想记忆(集结)培训
图1B为短期联想记忆检测工作流程。
4。长期的联想记忆(间隔)培训
长期联想记忆检测工作流程,请参阅图1C。
5。趋化含量
6。蠕虫图像分析计数
7。材料注意事项
8。代表性的成果:
一个典型的天真的趋化指数为10%丁酮野生型蠕虫(CI)的约0.2(图4A)。6集结(1X)或间隔训练(7倍)通常会增加的趋化指数0.7-0.8时间为0(图4A,CD),让一个学习型指数(李=训练有素的CI - 〜0.6天真CI)发生聚集或间隔培训的学习是非常强大。小于0.5李通常出现时有天真的趋化检测的问题,和动物有一个天真CI为0.3或更高。通常发生这种蠕虫是因为饥饿或过于拥挤的漂白和检测的开始,或者蠕虫之间的培养板坐太久M9的清洗之间的缓冲区,并开始挨饿;环境气味也可以增加幼稚的CI。饿死的蠕虫有10%丁酮高得多天真的CI(图4B)6,我们发现,与天真的趋化作用的问题,一般都提高了蠕虫的照顾和培养解决。
内存在这些实验的持续时间是趋化指数训练后立即返回到幼稚的水平,当学习指数= 0的时间。在野生型动物,通常是短期的联想记忆开始下降后1小时集结训练,持续约2小时,并且是独立的转录因子CREB(图4C)6长期联想记忆通常不会开始显着下降,直到16小时后间隔训练,长达40小时,并且CREB的依赖(图4D)6长期联想记忆可能达不到其充分发挥潜力的几个实例:(1)蠕虫没有足够的OP50 E。在30分钟的空调内的大肠杆菌;(2)细菌留在M9的缓冲区在饥饿时期;或(3)蠕虫病毒的检测(如蠕虫对管方吸管)期间损坏。
结果一般统计学意义时,4个或更多的趋化检测试验运行每时间点的基因型。运行六个复制每基因型通常会产生非常显着的效果,没有太多处理;然而,初学者可能要开始只有三个重复。一般来说,工作时间2-3基因型或条件是对那些与这些学习和记忆的实验经验丰富的舒适。
趋化实验板手计数蠕虫是非常耗费时间,可以补充实验或实验室队友之间的可变性,也可能引入分析时,我的偏见nterpreting数据。蠕虫通过图像分析(第6)计数整个实验室标准化的数据收集和分析,平均削减手工计票所需的1 / 5为经验丰富的实验室成员的数据分析时间。比较由Count_worms软件确定的使用手册蠕虫计数计算的趋化指数时,我们发现平均误差为3.07(± 1.19)%。
第1天 | |
时间 | 步骤 |
9:00 | 1小时饿死在M9的缓冲区 开始天真的趋化检测 |
10:00 | 条件#1(60毫米食品和丁酮NGM板),30分钟 结束天真的趋化实验 |
10:30 | 挨饿#1(60毫米NGM板),30分钟 |
11:00 | 条件2#,30分钟 |
11:30 | 挨饿2#,30分钟 |
12:00 | 条件#3,30分钟 |
12:30 | 挨饿#3,30分钟 |
1:00 | 条件#4,30分钟 |
1:30 | 挨饿#4,30分钟 |
2:00 | 条件#5,30分钟 |
下午2时30分 | 挨饿5#,30分钟 |
3:00 | 条件6#,30分钟 |
3:30 | 挨饿6#,30分钟 |
4:00 | 条件#7,30分钟 |
4:30 | 开始0小时趋化实验 转移剩余的蠕虫板为16-40小时 |
5:30 | 尾0小时趋化检测 |
第2天 | |
时间 | 步骤 |
8:30 | 开始16小时的趋化检测 |
9:30 | 结束16小时的趋化实验 |
表1:代表长期的联想记忆检测时间表。在这个例子中,实验开始第1天1小时上午九时在挨饿。 30分钟的条件和挨饿时期交替直到蠕虫已空调七倍。趋化实验运行的开始(天真)和结束(0小时)的培训。从开始到结束的总运行时间为8.5小时。抱板的蠕虫是趋化丁酮训练16-40小时后,第2天开始进行测试。
图1。短期和长期的联想记忆检测的工作流程。 (一)领导每天检测的准备推荐的时间表执行。 (二)短期的联想记忆法检测:饿死的蠕虫空调1小时1X学习(0分),立即通过趋化实验和测试,或与食物转移到控股板为0.5,1,或2小时后空调。 (三)长期的联想记忆法检测:饿死动物空调培训获得7块/学习或培训后16-40小时LTAM测试之前被饿死。
图2。趋检测设置。 (一)趋化实验板的原理图。标志的由来(底部)和丁酮和乙醇(左,右)点上板一把尺子或其他导向装置的帮助下,小斑点被添加到该板块。 (二)1μL,NaN的3添加到丁酮和乙醇点。 (三)丁酮10%和95%的乙醇各1μL,加点的左边或右边的板块。 (四)在M9的缓冲暂停200-400蠕虫添加到该板块的起源。 (五)到一个点扭了KimWipe是用来吸收到检测板M9的缓冲区,并释放蠕虫。
图3。蠕虫与图像分析计数。 (一)“count_worms_v0.5.3”的形象粒子选择窗口的例子。该程序打开原来的高对比的黑色和白色图像(左)与阈值的图像(中)自动弹出一个窗口。矩形工具可用于突出和消除不受欢迎的非虫“粒子”,如马克(1)检测板,板边缘(2),或琼脂穿刺(3)。 (二)图片墨菲实验室趋化实验成像站。创建高对比度图像进行分析所需的趋化实验板从底部照亮。 (三)定制示意图用于成像平台的趋化成像站。
图4:典型的联想学习和记忆的结果。 (一)天真的趋化指数的野生型蠕虫集结后的10%丁酮增加(1X)培训。据悉协会是需要配对的食物(OP50 大肠杆菌 ),丁酮。上述酒吧的数字代表“学习索引”(李= CITrained - CI天真) 。 (二)野生型天真的趋化作用大大提高至10%丁酮当蠕虫16小时饿死。改编自考夫曼等面板公元2010年6(三)野生型短期联想记忆的持续时间约2小时,并且是独立的转录因子CREB。 (四)野生型长期联想记忆的持续时间约40小时,并且CREB依赖。
补充资料
c. 在线虫嗅觉的联想学习和记忆的分析,提出了区分集结学习,行距学习,短期记忆和长期记忆的过程。依靠这些检测蠕虫的能力,意识在他们的环境1,2的食品和化学气味,并形成两者之间的正相关。6因此,实验是非常敏感的动物开始人口的饥饿,必须十分小心采取措施,确保美联储前和培训后,蠕虫病毒。单集结训练产生短期的联想记忆。空调期和间隔训练范式数上升是在 C中实现长期的联想记忆的关键线虫 ,因为它在其他生物体中。6,8也许可以修改这个实验产生长期记忆的不同条件和无条件刺激之间的关联。
可以用我们的联想学习和记忆的分析,比较野生型的学习和记忆能力的老化或遗传突变的动物。例如,而联想学习和长期的联想记忆能力下降老化野生型蠕虫,学习是保持与动物的年龄与降低胰岛素信号,与学习和记忆不再是维持较长calorically限制动物随着年龄的增长6。这些分析也适合的RNAi治疗或C.药理操纵线虫 。例如,蠕虫与DAF - 2 RNA干扰治疗可改善短期和长期的联想记忆,相反,基因转录和蛋白质的合成与药物(放线菌素D和放线菌酮),分别间隔训练期间堵塞,扰乱了长期记忆的形成。 6
长期记忆是一个过程,是所有动物的生存至关重要,它出现,内存中的一个巴甫洛夫协会所涉及的分子机器大部分是从哺乳动物的蠕虫保守 6分辨能力和测试联想学习,短短期和长期记忆使用这些嗅觉检测使得C 。 线虫一个优秀的系统内存的进一步研究,并可能为神经退化过程,导致在人类学习和记忆的丧失洞察力。
我们感谢W。刘某的意见,我们最初的成像设置,Z Gitai建议使用ImageJ 13来算蠕虫,使用Google SketchUp的帮助和J.阿什拉夫。 CTM是皮尤研究中心在生物医学科学的学者,麦克奈特学者和凯克学者。
Material Name | Type | Company | Catalogue Number | Comment |
---|---|---|---|---|
Name | Company | Catalog Number | Comments | |
Sodium Azide | Fisher Scientific | S227 | Prepare 1 M concentration in distilled water | |
Ethyl Alcohol 190 Proof | Pharmco-Aaper | DSP-CT-18 | >95% Ethanol may have impurities that interfere with chemotaxis assays | |
2-Butanone 99+% | Acros | 14967-0010 | ||
Basler IEEE-1394/FireWire Area Scan CMOS Camera | Edmund Optics | NT56-683 | ||
InfiniMite Video Lens – Alpha Industrial | Edmund Optics | NT56-202 | ||
Dolan-Jenner MI-150 Fiber Optic Illuminator | Edmund Optics | NT55-718 | ||
8” x 8” Backlight | Schott Fostec | A08927 | ||
Standard Boom Stand | Edmund Optics | NT54-120 | ||
3/4” Post Adaptor for Boom Stands | Edmund Optics | NT54-124 | ||
Standard Fixed 1/4-20 Mounting Plate | Edmund Optics | NT54-122 |
Explore More Articles
This article has been published
Video Coming Soon
ABOUT JoVE
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved