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

Vi tackar W. Ryu för råd om vår första bildhantering set-up, Z. Gitai för förslaget att använda ImageJ 13 att räkna maskar, och J. Ashraf för hjälp med Google SketchUp. CTM är ett Pew Scholar i Biomedicinsk vetenskap, en McKnight Scholar, och en 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>

C. elegans lukt associativa inlärning och analyser minne presenteras här skilja mellan processer massangrepp lärande, fördelade inlärning, korttidsminne och långtidsminne. Dessa analyser lita på maskar förmåga att känna av livsmedels-och kemisk lukt i sin miljö 1,2 och bilda positiva associationer mellan de två. 6 Därför analyser är mycket känsliga för svält i startelvan populationen av djur, och stor omsorg måste vidtas för att säkerställa att maskar är väl mat före och efter träning. Enstaka hopade utbildning ger på kort sikt associativt minne. Det ökade antalet konditionering perioder och placerade utbildning paradigm är avgörande för att uppnå långsiktig associativt minne i C. elegans som det är i andra organismer. 6,8 Kanske analys skulle kunna ändras för att producera långvariga minnen av associationer mellan olika betingade och obetingade stimuli. Vår associativa inlärning och analyser minnet kan användas för att jämföra inlärning och minne kapacitet vildtyp till åldrandet eller genetiska muterade djur. Till exempel är samtidigt både associativ inlärning och långsiktiga associativa förmågor minne nedgång i åldrande vildtyp maskar, är att lära bibehålls längre med åldern hos djur med nedsatt insulin signalering, samt inlärning och minne bevaras längre med åldern i calorically begränsad djur. 6 Dessa analyser är också mottaglig för RNAi behandling eller farmakologisk manipulation av C. elegans. Till exempel, förbättrar behandlingen av maskar med DAF-2 RNAi kort och lång sikt associativt minne, och omvänt, blockering av gentranskription och proteinsyntes med läkemedel (actinomycin D och cykloheximid respektive) under fördelade träning stör långtidsminne formation. 6 Långtidsminnet är en process som är avgörande för överlevnad i alla djur, och det verkar som mycket av det molekylära maskineri som deltar i minnet av en Pavlovian förening är bevarad från maskar till däggdjur. 6 Förmågan att urskilja och testa associativ inlärning, kort sikt och på lång sikt minne med hjälp av dessa lukt-analyser gör C. elegans ett utmärkt system för fortsatta studier av minne, och kan ge insikt i neurodegenerativa processer som leder till förlust av inlärning och minne hos människor.

<!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

Minnet av erfarenheter och lärt sig information är avgörande för organismer att göra val som hjälp att överleva. C. elegans navigerar sin miljö genom neuron för detektering av livsmedel och kemiska lukter 1, 2, och kan associera närande stater med kemiska lukter 3, temperatur 4 och patogenicitet av en näringskälla 5. Här beskriver vi analyser av C. elegans associativ inlärning och kort-och långsiktiga associativt minne. Vi ändrade en aversiva olfactory lärande 6 för att istället ge en positiv respons, analysen innebär svältande ~ 400 maskar, sedan mata maskarna i närvaro av AWC neuron-kände flyktigt chemoattractant butanon vid en koncentration som framkallar en låg kemotaxi index (liknande att Toroyama et al. 7). En standard befolkningen chemotaxis assay1 testar maskar &quot;dragning till luktämnen omedelbart eller minuter till timmar efter konditionering. Efter luftkonditionering, vildtyp djurens chemotaxis att butanon ökar ~ 0,6 chemotaxis indexenheter, dess &quot;Learning Index&quot;. Associativ inlärning är beroende av närvaro av både mat och butanon under träning. Para ihop mat och butanon för en enda konditionering period (&quot;hopade utbildning&quot;) ger kortsiktiga associativt minne som varar i ~ 2 timmar. Flera luftkonditionering perioder med vila mellan (&quot;radavstånd utbildning&quot;) ger långsiktig associativt minne (&lt;40 timmar) och är beroende av cAMP Response Element bindande protein (CREB), 6 en transkriptionsfaktor som krävs för långtidsminnet över arter. 8 Vår Protokollet innehåller också metoder bildanalys för snabb och noggrann bestämning av chemotaxis index. Bilder med hög kontrast av djur på kemotaxi analys tallrikar fångas upp och analyseras av mask räkna programvara i Matlab. Programvaran korrigerar för ojämna bakgrunden med hjälp av en morfologisk Tophat förvandling. 9 Otsu-metoden används sedan för att bestämma en tröskel att separera maskar från bakgrunden. 10 Mycket små partiklar tas bort automatiskt och större icke-mask regioner (platta kanter eller stansar agar) är bort genom manuellt val. Programmet beräknar då storleken enda masken genom att ignorera regioner som ligger över en viss maximal storlek och med medianen storleken på de övriga regionerna. Antalet maskar då beräknas genom att dividera den totala ytan som identifierats som upptas av maskar med den uppskattade storleken av en enda mask. Vi har funnit att lärande och kort-och långtidsminne kan urskiljas och att dessa processer har samma viktiga molekyler med högre organismer. 6,8 Våra analyser kan snabbt testa nya gener eller molekyler som påverkar inlärning och kort-eller lång sikt minne i C. elegans som är relevanta över arter.

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

Här beskriver vi metoder för att testa C. elegans associativ inlärning och kort-och långsiktiga associativt minne. Dessa befolkningen analyser använder maskarna förmåga att chemotax mot flyktiga doftämnen, och bilda positiva associationer på para ihop mat med chemoattractant butanon. Öka antalet konditioneringen perioder inducerar långtidsminne.

C. elegans Positiva Butanon lärande, kortsiktiga och långsiktiga Associativa analyser Minne

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

Testmetoder motoriskt, inlärning och minne Brister i Drosophila Modeller för neurodegeneration

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 i 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

Optisk inspelning av suprathreshold neural aktivitet med encelliga och single-spik upplösning

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 och Behavioral mätning

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

Appetitive Associativ Olfactory Lärande i<em&gt; Drosophila</em&gt; Larver

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

En molekylär Avläsning av långsiktigt Olfactory anpassning i<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 Microchambers för Långsiktig Kalcium Imaging av<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

Bedöma spatial inlärning och minne i små Squamate Reptiler

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 som en åtgärd av lärande och minne

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

Generering och långvarigt underhåll av nervfria<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 ...