Name: c. elegans positive butanone learning, short-term, and long-term associative memory assays
Uploaded: 2011-03-11T12:00:00
Duration: 9 min 58 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about C. elegans Positive Butanone Learning, Short-term, and Long-term Associative Memory Assays at JoVE.com

Wij danken W. Ryu voor advies over onze eerste beeldvorming set-up, Z. Gitai voor de suggestie om ImageJ 13 te gebruiken om wormen tellen, en J. Ashraf voor hulp met Google SketchUp. CTM is een Pew Scholar in de Biomedische Wetenschappen, een McKnight Scholar, en een Keck Scholar.

<ol>
	<li>Bargmann, C. I., Hartwieg, E., Horvitz, H. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Odorant-selective+genes+and+neurons+mediate+olfaction+in+C.+elegans.">Odorant-selective genes and neurons mediate olfaction in C. elegans.</a> Cell. 74, 515-515 (1993).</li><li>Ward, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chemotaxis+by+the+nematode+Caenorhabditis+elegans:+identification+of+attractants+and+analysis+of+the+response+by+use+of+mutants.">Chemotaxis by the nematode Caenorhabditis elegans: identification of attractants and analysis of the response by use of mutants.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 70, 817-817 (1973).</li><li>Bono, M. d. e., Maricq, A. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Neuronal+substrates+of+complex+behaviors+in+C.+elegans.">Neuronal substrates of complex behaviors in C. elegans.</a> Annu Rev Neurosci. 28, 451-451 (2005).</li><li>Mori, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genetics+of+chemotaxis+and+thermotaxis+in+the+nematode+Caenorhabditis+elegans.">Genetics of chemotaxis and thermotaxis in the nematode Caenorhabditis elegans.</a> Annu Rev Genet. 33, 399-399 (1999).</li><li>Zhang, Y., Lu, H., Bargmann, C. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pathogenic+bacteria+induce+aversive+olfactory+learning+in+Caenorhabditis+elegans.">Pathogenic bacteria induce aversive olfactory learning in Caenorhabditis elegans.</a> Nature. 438, 179-179 (2005).</li><li>Kauffman, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Insulin+signaling+and+dietary+restriction+differentially+influence+the+decline+of+learning+and+memory+with+age.">Insulin signaling and dietary restriction differentially influence the decline of learning and memory with age.</a> PLoS Biol. 8, e1000372-e1000372 (2010).</li><li>Torayama, I., Ishihara, T., Katsura, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Caenorhabditis+elegans+integrates+the+signals+of+butanone+and+food+to+enhance+chemotaxis+to+butanone.">Caenorhabditis elegans integrates the signals of butanone and food to enhance chemotaxis to butanone.</a> J Neurosci. 27, 741-741 (2007).</li><li>Silva, A. J., Kogan, J. H., Frankland, P. W., Kida, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CREB+and+memory.">CREB and memory.</a> Annu Rev Neurosci. 21, 127-127 (1998).</li><li>Meyer, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Iterative+image+transformations+for+an+automatic+screening+of+cervical+smears.">Iterative image transformations for an automatic screening of cervical smears.</a> J Histochem Cytochem. 27, 128-128 (1979).</li><li>Otsu, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Threshold+Selection+Method+from+Gray-Level+Histograms.">A Threshold Selection Method from Gray-Level Histograms.</a> IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics. 9, 62-62 (1979).</li><li>Brenner, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+genetics+of+Caenorhabditis+elegans.">The genetics of Caenorhabditis elegans.</a> Genetics. 77, 71-71 (1974).</li><li>Stephens, G. J., Johnson-Kerner, B., Bialek, W., Ryu, W. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dimensionality+and+dynamics+in+the+behavior+of+C.+elegans.">Dimensionality and dynamics in the behavior of C. elegans.</a> PLoS Comput Biol. 4, e1000028-e1000028 (2008).</li><li>Abramoff, M. a. g. e. l. h. a. e. s., Ram, P. J., J, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Image+Processing+with+ImageJ.">Image Processing with ImageJ.</a> Biophotonics International. 11, 36-36 (2004).</li></ol>

De C. elegans olfactorische associatief leren en het geheugen testen hier gepresenteerde onderscheid te maken tussen de processen van massale leren, afstand van elkaar leren, korte-termijn geheugen en lange-termijn geheugen. Deze testen vertrouwen op de wormen &#39;mogelijkheden om voedsel en chemische geuren zin in hun omgeving 1,2 en positieve associaties tussen de twee vormen. Daarom 6, de testen zijn zeer gevoelig voor de honger in de start populatie van de dieren, en de grote aandacht aan moet worden genomen om ervoor te zorgen dat goed wormen gevoed worden voor en na de training. Single massale opleiding levert op korte termijn associatief geheugen. Het toegenomen aantal van conditionering periodes en op een afstand training paradigma is van cruciaal belang voor het bereiken van lange-termijn-geheugen associatief in C. elegans als in andere organismen. 6,8 Misschien test kon worden gewijzigd om op lange termijn geheugen van associaties tussen verschillende geconditioneerde en ongeconditioneerde stimuli te produceren. Onze associatief leren en geheugen testen kunnen gebruikt worden om het leren en het geheugen capaciteiten van wild-type te vergelijken met ouder worden of genetische mutant dieren. Bijvoorbeeld, is terwijl zowel associatief leren en lange-termijn-geheugen associatieve vermogens daling van de vergrijzing van wild-type wormen, leren is meer onderhouden met de leeftijd bij dieren met een verminderde insuline signalering, en leren en geheugen meer onderhouden met de leeftijd in calorisch beperkt dieren. 6 Deze testen zijn ook vatbaar voor RNAi behandeling of farmacologische manipulatie van C. elegans. Bijvoorbeeld, de behandeling van wormen met een daf-2 RNAi verbetert de korte-en lange termijn associatieve geheugen, omgekeerd, het blokkeren van gentranscriptie en eiwitsynthese met drugs (actinomycine D en cycloheximide, respectievelijk) tijdens de training uit elkaar verstoort lange-termijn geheugen formatie. 6 Lange-termijn geheugen is een proces dat cruciaal is om te overleven in alle dieren, en het blijkt dat veel van de moleculaire machinerie die betrokken zijn bij het ​​geheugen van een Pavlov-vereniging is bewaard gebleven van wormen tot zoogdieren. 6 Het vermogen om onderscheid te maken en te testen associatief leren, korte en lange-termijn geheugen met behulp van deze geur testen maakt C. elegans een uitstekend systeem voor de verdere studie van het geheugen, en kan inzicht geven in neurodegeneratieve processen die leiden tot het verlies van leren en geheugen bij de mens.

<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Transitional//EN" "http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-transitional.dtd">
<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml" xml:lang="en" lang="en">	
		
		<div>
		<table border="1">
		<thead>
		<tr>
		<th>Material Name</th>
		<th>Type</th>
		<th>Company</th>
		<th>Catalogue Number</th>
		<th>Comment</th>
		</tr>
		</thead>
		<tbody>
		
<tr>
<td>Sodium Azide</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Fisher Scientific</td>
<td>S227</td>
<td>Prepare 1 M concentration in distilled water</td>
</tr>
<tr>
<td>Ethyl Alcohol 190 Proof</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Pharmco-Aaper</td>
<td>DSP-CT-18</td>
<td>&gt;95% Ethanol may have impurities that interfere with chemotaxis assays</td>
</tr>
<tr>
<td>2-Butanone 99+%</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Acros</td>
<td>14967-0010</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Basler IEEE-1394/FireWire Area Scan CMOS Camera</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Edmund Optics</td>
<td>NT56-683</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>InfiniMite Video Lens &#x2013; Alpha Industrial</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Edmund Optics</td>
<td>NT56-202</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Dolan-Jenner MI-150 Fiber Optic Illuminator</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Edmund Optics</td>
<td>NT55-718</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>8&#x201D; x 8&#x201D; Backlight</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Schott Fostec</td>
<td>A08927</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Standard Boom Stand</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Edmund Optics</td>
<td>NT54-120</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>3/4&#x201D; Post Adaptor for Boom Stands</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Edmund Optics</td>
<td>NT54-124</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Standard Fixed 1/4-20 Mounting Plate</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Edmund Optics</td>
<td>NT54-122</td>
<td>&nbsp;</td>		</tbody>
		</table>
		</div>

c. elegans positive butanone learning, short-term, and long-term associative memory assays

Het geheugen van ervaringen en geleerde informatie is cruciaal voor organismen om keuzes te maken die hun overleving hulp. C. elegans navigeert zijn omgeving door middel van neuron-specifieke detectie van voedsel-en chemische geuren 1, 2, en kan nutritieve staten associëren met chemische geuren 3, de temperatuur 4, en de pathogeniteit van een bron van voedsel 5. We beschrijven hier analyses van C. elegans associatief leren en korte-en lange termijn associatief geheugen. We pasten een aversieve olfactorisch leren paradigma zes in plaats daarvan een positief antwoord, de test gaat om uitgehongerde ~ 400 wormen, dan is het voeden van de wormen in de aanwezigheid van de AWC-neuron voelde vluchtige chemoattractant butanon in een concentratie die een lage chemotactische index lokt (vergelijkbaar naar Toroyama et al.. 7). Een standaard bevolking chemotaxis assay1 test de wormen &#39;attractie aan de geurstof onmiddellijk of minuten tot uren na conditionering. Na het conditioneren, wild-type dieren &#39;chemotaxis naar butanon verhoogt ~ 0,6 Chemotaxis Index eenheden, de &quot;Learning Index&quot;. Associatief leren is afhankelijk van de aanwezigheid van zowel de voedsel-en butanon tijdens de training. Koppelen voedsel en butanon voor een periode van conditionering (&quot;massale training&quot;) produceert op korte termijn associatief geheugen dat ~ 2 uur duurt. Meerdere conditioning perioden met rustperiodes tussen (&quot;afstand training&quot;) levert op lange termijn associatief geheugen (&lt;40 uur), en is afhankelijk van de cAMP Response Element Binding protein (CREB), 6 een transcriptiefactor die nodig zijn voor lange-termijn geheugen over soorten. 8 Ons protocol omvat ook beeldanalyse methoden voor een snelle en nauwkeurige bepaling van chemotaxis indices. Een hoog contrast afbeeldingen van dieren op de chemotaxis assay platen worden opgevangen en geanalyseerd door worm te tellen software in MatLab. De software corrigeert voor oneffen achtergrond met behulp van een morfologische tophat transformatie. Negen Otsu De methode wordt vervolgens gebruikt om een drempel te bepalen te scheiden wormen van de achtergrond. 10 zeer kleine deeltjes worden automatisch verwijderd en grotere niet-worm regio&#39;s (plaatranden of agar stoten) zijn verwijderd door handmatige selectie. De software schat dan de grootte van een worm door het negeren van regio&#39;s die boven een bepaalde maximale omvang en het nemen van de mediane grootte van de overige regio&#39;s. Het aantal wormen is dan geschat door de totale oppervlakte die als bezet door wormen door de geschatte grootte van een enkele worm. We hebben gevonden dat het leren en korte-en lange-termijn geheugen kan worden onderscheiden, en dat deze processen soortgelijke belangrijke moleculen te delen met hogere organismen. 6,8 Onze testen kunnen snel testen nieuwe kandidaat-genen of moleculen die leren en korte of lange invloed -termijn geheugen in C. elegans die relevant zijn voor verschillende diersoorten.

Watch this Scientific Journal Video about C. elegans Positive Butanone Learning, Short-term, and Long-term Associative Memory Assays at JoVE.com

C. elegans Positive Butanone Learning, Short-term, and Long-term Associative Memory Assays

Hier beschrijven we methoden om te testen C. elegans associatief leren en korte-en lange termijn associatief geheugen. Deze populatie testen maken gebruik van de wormen mogelijkheden om chemotax in de richting van vluchtige geur-, en vormen positieve associaties bij de paring voedsel met de chemoattractant butanon. Verhoging van het aantal van conditionering periodes leidt tot lange-termijn geheugen.

C. elegans Positieve Butanon Learning, op korte termijn en lange termijn geheugen Associatieve Assays

The memory of experiences and learned information is critical for organisms to make choices that aid their survival. C. elegans navigates its environment ...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

C. elegans Positive Butanone Learning, Short-term, and Long-term Associative Memory Assays

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

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

Het testen van Beweegwijzer, leren en geheugen Tekortkomingen in Drosophila Modellen van Neurodegeneratie

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

In vivo Laser Axotomy in C. elegans

In vivo Laser Axotomy in C. elegans

In vivo Laser axotomy in C. elegans

Neurons communicate with other cells via axons and dendrites, slender membrane extensions that contain pre- or post-synaptic specializations. If a neuron ...

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

Optische registratie van suprathreshold neurale activiteit met single-cell en single-spike resolutie

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

C. elegans Tracking and Behavioral Measurement

C. elegans Tracking and Behavioral Measurement

C. elegans Tracking en Behavioral Measurement

We have developed instrumentation, image processing, and data analysis techniques to quantify the locomotory behavior of C. elegans as it crawls on the ...

Appetitive Associative Olfactory Learning in Drosophila Larvae

Appetitive Associative Olfactory Learning in Drosophila Larvae

Appetitieve Associatieve Olfactorische Learning in<em&gt; Drosophila</em&gt; Larven

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

A Molecular Readout of Long-term Olfactory Adaptation in C. elegans

A Molecular Readout of Long-term Olfactory Adaptation in C. elegans

Een Moleculaire Uitlezen van lange termijn Olfactorische aanpassing in<em&gt; C. elegans</em

During sustained stimulation most sensory neurons will adapt their response by decreasing their sensitivity to the signal. The adaptation response helps ...

Agarose Microchambers for Long-term Calcium Imaging of Caenorhabditis elegans

Agarose Microchambers for Long-term Calcium Imaging of Caenorhabditis elegans

Agarose microkamers naar Lange termijn Calcium Imaging van<em&gt; Caenorhabditis elegans</em

Behavior is controlled by the nervous system. Calcium imaging is a straightforward method in the transparent nematode Caenorhabditis elegans to measure ...

Assessing Spatial Learning and Memory in Small Squamate Reptiles

Het beoordelen van ruimtelijke leren en geheugen in Small Squamate Reptielen

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

Drosophila Courtship Conditioning As a Measure of Learning and Memory

Drosophila Courtship Conditioning als een maat van leren en geheugen

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

Generation and Long-term Maintenance of Nerve-free Hydra

Generation and Long-term Maintenance of Nerve-free Hydra

Generatie en langdurig onderhoud van zenuwvrije<em&gt; Hydra</em

The interstitial cell lineage of Hydra includes multipotent stem cells, and their derivatives: gland cells, nematocytes, germ cells, and nerve cells. The ...