Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
Bu çalışma, yetişkin meyve sineklerinde aversif ilişkilendirilebilir öğrenmenin analizine izin veren basit bir davranış paradigmasını açıklar. Yöntem, belirli bir çevresel bağlam ile elektrik çarpması arasında oluşan ilişki nedeniyle doğuştan gelen negatif jeotaksi davranışını bastırmaya dayanır.
Bu protokol, yetişkin sineklerde (Drosophila melanogaster) aversif ilişkilendirilebilir öğrenmeyi analiz etmek için yeni bir paradigmayı açıklar. Paradigma, hayvanların daha önce elektrik şoku aldıkları bir bölmeden kaçınmayı öğrendikleri laboratuvar kemirgenlerindeki pasif kaçınma davranışına benzer. Test, dikey bir yüzeye yerleştirildiklerinde tırmanma dürtüsü olarak ortaya çıkan sineklerdeki negatif jeotaksiden yararlanır. Kurulum dikey olarak yönlendirilmiş üst ve alt bölmelerden oluşur. İlk denemede, bir sinek genellikle 3-15 s içinde çıktığı yerden bir alt bölmeye yerleştirilir ve elektrik çarpması aldığı üst bölmeye adım atar. İkinci deneme sırasında, 24 saat sonra, gecikme süresi önemli ölçüde artar. Aynı zamanda, şokların sayısı ilk denemeye kıyasla azalır, bu da sineklerin üst bölme hakkında uzun süreli bellek oluşturduğunu gösterir. Gecikme sürelerinin kayıtları ve şok sayısı bir çetele sayacı ve kronometre ile veya Arduino tabanlı basit bir cihazla gerçekleştirilebilir. Tahlillerin nasıl kullanılabileceğini göstermek için, D. melanogaster ve D. simulans erkek ve dişi pasif kaçınma davranışı burada karakterize edildi. Gecikme süreleri ve şok sayısının karşılaştırılması, hem D. melanogaster hem de D. simulans sineklerinin pasif kaçınma davranışını verimli bir şekilde öğrendiğini ortaya koydu. Erkek ve dişi sinekler arasında istatistiksel bir fark gözlenmedi. Bununla birlikte, erkekler ilk denemede üst bölmeye girerken biraz daha hızlıydı, dişiler ise her tutma denemesinde biraz daha yüksek sayıda şok aldı. Batı diyeti (WD) erkek sineklerde öğrenme ve hafızayı önemli ölçüde bozarken, uçuş egzersizi bu etkiyi dengeledi. Birlikte ele alındığında, sineklerdeki pasif kaçınma davranışı, temel öğrenme ve hafıza mekanizmalarını incelemek için kullanılabilecek basit ve tekrarlanabilir bir test sunar.
Öğrenme ve hafıza, Drosophila'dan (D.) insana korunmuş, evrimsel olarak eski bir çevreye adaptasyon mekanizmasıdır1. Meyve sineği, içsel moleküler mekanizmaları incelemek için çok çeşitli güçlü genetik araçlar sunduğu için öğrenmenin ve belleğin temel ilkelerini incelemek için sağlam bir model organizmadır2. Rutabaga3, amnesiac4 ve öğrenme ve hafıza için kritik olan dunce5 genlerini tanımlayan öncü genetik tarama çalışmaları2, meyve sinekleri yiyecek, potansiyel eş bulmak ve avcılardan kaçınmak için keskin koku alma duyularına güvendikleri için koku şartlandırmadan yararlandı6.
Koku şartlandırma, Tully ve Quinn7,8 tarafından koku T labirentinin tanıtılması sayesinde öğrenme ve hafıza mekanizmasını incelemek için popüler bir paradigma haline gelmiştir. Daha sonra, görsel koşullandırma9, kur şartlandırma10, aversif fototaksi bastırma tahlil11 ve yabanağ maruz kalma koşullandırması12 dahil olmak üzere çeşitli öğrenme ve hafıza türlerini ölçmek için başka yöntemler önerilmiştir. Ancak, bu tahlillerin çoğu, bir üniversite atölyesinde özel olarak inşa edilmesi veya bir satıcı aracılığıyla satın alınması gereken karmaşık bir kuruluma sahiptir. Burada açıklanan paradigma, sineklerde aversif ilişkilendirilebilir öğrenmeyi incelemek için basit bir davranışsal teste dayanmaktadır ve bu da mevcut birkaç malzemeyle kolayca bir araya getirilebilir.
Açıklanan paradigma, hayvanların daha önce elektrikli ayak şoku aldıkları bir bölmeden kaçınmayı öğrendikleri laboratuvar farelerinde ve sıçanlarda pasif (veya inhibitör) kaçınma davranışına eşdeğerdir13. Muridlerde, prosedür parlak ışıktan doğuştan kaçınmalarına ve daha koyu alanlar için tercihlerine dayanır14. İlk denemede, hayvan, hayvanın hızla çıktığı parlak bölmeye yerleştirilir, elektrik ayak şokunun verildiği karanlık bir bölmeye adım atarak. Genellikle, tek bir deneme sağlam bir uzun süreli bellek oluşturmak için yeterlidir, bu da 24 saat sonra önemli ölçüde gecikme süresine neden olan. Gecikme daha sonra hayvanın aversif uyaran ve belirli ortam arasındaki ilişkiyi hatırlama yeteneğinin bir indeksi olarak kullanılır15.
Bu çalışma, D.'yi maliyet etkinliği, daha büyük numune boyutu, düzenleyici gözetimin olmaması ve güçlü genetik araçlara erişim dahil olmak üzere kemirgen modellerine göre çeşitli avantajlar sunan bir model sistemi olarak kullanan benzer bir prosedürü açıklar16,17. Prosedür, sineklerin dikey bir yüzeye yerleştirildiklerinde tırmanma dürtüsüyle kendini gösteren negatif jeotaksi davranışına dayanmaktadır18. Kurulum iki dikey bölmeden oluşur. İlk denemede, bir meyve sineği alt bölmeye yerleştirilir. Oradan, genellikle 3-15 s içinde çıkar ve elektrik çarpması aldığı üst bölmeye adımını atlar. 1 dakikalık bir deneme sırasında, bazı sinekler zaman zaman üst bölmeye tekrar girebilir ve bu da ek bir elektrik çarpmasına neden olabilir. Test aşamasında, 24 saat sonra, gecikme süresi önemli ölçüde artar. Aynı zamanda, sineklerin üst bölme hakkında aversif ilişkilendirilebilir bellek oluşturduğunu gösteren ilk güne kıyasla şok sayısı azalır. Gecikme süresi, şok sayısı ve tımar nöbetlerinin süresi ve sıklığı daha sonra hayvan davranışını ve aversif uyaran ile belirli ortam arasındaki ilişkiyi oluşturma ve hatırlama yeteneğini analiz etmek için kullanılır. Temsili sonuçlar, Batı diyetine (WD) maruz kalmanın erkek sineklerde pasif kaçınma davranışını önemli ölçüde bozdığını ortaya koymaktadır ve WD'nin sineğin davranışını ve bilişini derinden etkilediğini göstermektedir. Tersine, uçuş egzersizi WD'nin olumsuz etkisini hafifletti ve pasif kaçınma davranışını geliştirdi.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
1. Pasif kaçınma aparatı hazırlanması
2. Sineklerin pasif kaçınma prosedürü için hazırlanması
3. İlk denemeyi gerçekleştirmek
4. İkinci denemeyi gerçekleştirmek
5. Sonuçların analizi
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Pasif kaçınma D. melanogaster (Kanton-S) ve D'de çalışılmıştır. Simulans. Deneyler, ardışık denemeler arasındaki gecikmeleri ve alınan şokların sayısını karşılaştırdı. Başlangıçta, deneyler 3-4 günlük erkek D. melanogaster sinekleri ile gerçekleştirildi. Sinekler, standart Bloomington Formülasyon diyetinde 12 saat açık-karanlık döngü, % 70 nem ve kontrollü nüfus yoğunluğu altında 24 ° C'de iklim kontrollü bir ortamda sürdürülür. Yoğunluk...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Tehdit edici uyaranlardan kaçınmak, C. zarafetinden human32'ye kadar çeşitli türlerde uyarlanabilir davranışın önemli bir özelliğidir. Tipik olarak aversif bir olayın kaçmasını gerektiren kaçınma öğrenme prosedürleri, 1970'lerin 32'sinden bu yana laboratuvar kemirgenlerinde öğrenme ve hafıza süreçlerini araştırmak için yaygın olarak kullanılan davranışsal görevlerdir. Aktif kaçınma prosedürlerinde, kayıts...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Yazarlar çıkar çatışması olmadığını beyan eder.
Bu çalışma NIH R15ES029673 (AKM) tarafından parça parça desteklendi.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
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 |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
An erratum was issued for: Drosophila Passive Avoidance Behavior as a New Paradigm to Study Associative Aversive Learning. The Representative Results and Discussion sections were updated.
In the Representative Results, the legend for Figure 5 was updated from:
Figure 5: Comparison of passive avoidance and grooming behavior in D. simulans males and females. (A) Average latency (s) per trial. The graph shows no statistically significant differences between males and females in the latencies. (B) An average number of received shocks per trial. The graph shows no statistically significant differences between males and females in the number of received shocks. (C) The total duration of grooming bouts in trials 1-3. While there were no statistically significant differences between males and females, the female flies showed a considerable increase in grooming behavior during trials 2 and 3 compared to trial 1. Abbreviations: *- P<0.05. One-way ANOVA with Tukey's multiple comparisons test.
to:
Figure 5: Comparison of passive avoidance and grooming behavior in D. simulans males and females. (A) Average latency (s) per trial. The graph shows no statistically significant differences between males and females in the latencies. (B) An average number of received shocks per trial. The graph shows no statistically significant differences between males and females in the number of received shocks. (C) The total duration of grooming bouts in trials 1-3. While there were no statistically significant differences between males and females, the female flies showed a considerable decrease in grooming behavior during trials 2 and 3 compared to trial 1. Abbreviations: *- P<0.05. One-way ANOVA with Tukey's multiple comparisons test.
In the Discussion, the third paragraph was updated from:
The assay worked equally well in D. melanogaster and D. simulans male and female flies, demonstrating that the paradigm could be adapted to different D. species. The changes in fly behavior characterized by increased latencies and decreased number of shocks were statistically significant in the second trial and would strengthen with subsequent trials. Interestingly, if naïve flies were habituated to the apparatus without electric shock, they would enter the upper compartment a little faster on the second and the third trials. However, the decrease in latencies was not statistically significant (data not shown). No statistically significant differences were observed between sexes, although female flies had somewhat longer latencies and received slightly more shocks. This difference could be due to a combination of factors, including females' failure to associate the shock with the upper compartment, a stronger geotaxis, or possibly because females are slightly larger and slower than males. The total duration of grooming bouts was significantly higher in the second and third trials in female flies, which draws a parallel between D. and rodent anxiety-like behaviors26.
to:
The assay worked equally well in D. melanogaster and D. simulans male and female flies, demonstrating that the paradigm could be adapted to different D. species. The changes in fly behavior characterized by increased latencies and decreased number of shocks were statistically significant in the second trial and would strengthen with subsequent trials. Interestingly, if naïve flies were habituated to the apparatus without electric shock, they would enter the upper compartment a little faster on the second and the third trials. However, the decrease in latencies was not statistically significant (data not shown). No statistically significant differences were observed between sexes, although female flies had somewhat longer latencies and received slightly more shocks. This difference could be due to a combination of factors, including females' failure to associate the shock with the upper compartment, a stronger geotaxis, or possibly because females are slightly larger and slower than males. The total duration of grooming bouts was significantly lower in the second and third trials in female flies, which draws a parallel between D. and rodent anxiety-like behaviors26.
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır