Дрозофила Пассивное избегающее поведение как новая парадигма для изучения ассоциативного аверсивного обучения

Summary

Эта работа описывает простую поведенческую парадигму, которая позволяет анализировать аверсивное ассоциативное обучение у взрослых плодовых мушек. Метод основан на подавлении врожденного негативного поведения геотаксиса из-за ассоциации, образующейся между конкретным экологическим контекстом и поражением электрическим током.

Abstract

Этот протокол описывает новую парадигму анализа аверсивного ассоциативного обучения у взрослых мух (Drosophila melanogaster). Парадигма аналогична пассивному поведению избегания у лабораторных грызунов, в котором животные учатся избегать отсека, где они ранее получили удар электрическим током. Анализ использует отрицательный геотаксис у мух, который проявляется как желание подняться вверх, когда они размещены на вертикальной поверхности. Установка состоит из вертикально ориентированных верхнего и нижнего отсеков. На первом испытании муху помещают в нижний отсек, откуда она обычно выходит в течение 3-15 с, и входят в верхний отсек, где она получает удар электрическим током. Во время второго испытания, спустя 24 часа, задержка значительно увеличивается. При этом количество ударов снижается по сравнению с первым испытанием, что свидетельствует о том, что у мух формируется долговременная память о верхнем отсеке. Запись задержек и количества ударов может быть выполнена с помощью счетчика и секундомера или с помощью простого устройства на основе Arduino. Чтобы проиллюстрировать, как может быть использован анализ, здесь было охарактеризовано пассивное поведение избегания D. melanogaster и D. simulans мужского и женского пола. Сравнение задержек и количества ударов показало, что и D. melanogaster , и D. simulans эффективно научились пассивному поведению избегания. Статистических различий между самцами и самками мух не наблюдалось. Тем не менее, самцы были немного быстрее при входе в верхний отсек в первом испытании, в то время как самки получали немного большее количество ударов в каждом испытании удержания. Западная диета (WD) значительно ухудшала обучение и память у самцов мух, в то время как полетные упражнения уравновешивали этот эффект. Взятые вместе, пассивное поведение избегания у мух предлагает простой и воспроизводимый анализ, который можно использовать для изучения основных механизмов обучения и памяти.

Introduction

Обучение и память — это эволюционно древний механизм адаптации к окружающей среде, сохранившийся от дрозофилы (Д.) до ^{человека1}. Плодовая муха является надежным модельным организмом для изучения фундаментальных принципов обучения и памяти, поскольку она предлагает широкий спектр мощных генетических инструментов для препарирования внутренних молекулярных ^{механизмов2}. Новаторские генетические скрининговые исследования, которые идентифицировали гены rutabaga3, amnesiac4 и dunce5, критически важные для обучения и

Protocol

1. Подготовка аппарата пассивного избегания

1. Просверлите отверстие диаметром 4 мм, перпендикулярное поверхности стенки 14 мл полипропиленовой культуральной трубки и находящееся на расстоянии 8 мм от дна трубы.
   ПРИМЕЧАНИЕ: Используйте электрическую дрель и сверло 5/32 для достижения наилучших результатов.
2. С помощью стального ножа отрежьте верхнюю часть 14 мл полипропиленовой культуральной трубки, чтобы создать фрагмент дна трубки длиной 45 мм. Нижний фрагмент служит нижним отсеком.
3. Отрежьте наконечник синего наконечника пипетки объемом 1000 мкл с помощью лезвия бритвы с одним краем, чтобы сделать отверстие достаточно шир....

Discussion

Избегание угрожающих раздражителей является важнейшей характеристикой адаптивного поведения у различных видов от C. elegance до ^human32. Процедуры обучения избеганию, которые обычно влекут за собой побег от аверсивного события, обычно используются поведенческими задачами ?.......

Materials

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