Name: local and global methods of assessing thermal nociception in drosophila larvae
Uploaded: 2012-05-18T13:00:00
Duration: 10 min 53 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Local and Global Methods of Assessing Thermal Nociception in Drosophila Larvae at JoVE.com

Ringraziamo Christian Landry per la progettazione di calore sonda, Daniel Babcock per lo sviluppo del larve test sonda termica, Sean Sweeney per aver suggerito il saggio di calore a piastre, il Bloomington Drosophila Stock Center per gli stock finestre, e Galko membri di laboratorio per la lettura critica del manoscritto. Questo lavoro è stato supportato dal NIH R01 NS069828 a MJG e NIH MARC U-STAR Training Grant (T34GM079088 alla University of Houston-Downtown Scholars Academy) per l&#39;accesso a carriere di ricerca minoranza (AVG).

<ol>
	<li>Babcock, D. T., Landry, C., Galko, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cytokine+signaling+mediates+UV-induced+nociceptive+sensitization+in+Drosophila+larvae.">Cytokine signaling mediates UV-induced nociceptive sensitization in Drosophila larvae.</a> Curr. Biol. 19, 799-806 (2009).</li><li>Tracey, W. D., Wilson, R. I., Laurent, G., Benzer, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=painless,+a+Drosophila+gene+essential+for+nociception.">painless, a Drosophila gene essential for nociception.</a> Cell. 113, 261-273 (2003).</li><li>Oswald, M., Rymarczyk, B., Chatters, A., Sweeney, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+novel+thermosensitive+escape+behavior+in+Drosophila+larvae.">A novel thermosensitive escape behavior in Drosophila larvae.</a> Fly (Austin). 5, 17810 (2011).</li><li>Grueber, W. B., Jan, L. Y., Jan, Y. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tiling+of+the+Drosophila+epidermis+by+multidendritic+sensory+neurons.">Tiling of the Drosophila epidermis by multidendritic sensory neurons.</a> Development. 129, 2867-2878 (2002).</li><li>Moore, A. W., Jan, L. Y., Jan, Y. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=hamlet,+a+binary+genetic+switch+between+single-+and+multiple-+dendrite+neuron+morphology.">hamlet, a binary genetic switch between single- and multiple- dendrite neuron morphology.</a> Science. 297, 1355-1358 (2002).</li><li>Gao, F. B., Brenman, J. E., Jan, L. Y., Jan, Y. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genes+regulating+dendritic+outgrowth,+branching,+and+routing+in+Drosophila.">Genes regulating dendritic outgrowth, branching, and routing in Drosophila.</a> Genes Dev. 13, 2549-2561 (1999).</li><li>Walters, E. T., Illich, P. A., Weeks, J. C., Lewin, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Defensive+responses+of+larval+Manduca+sexta+and+their+sensitization+by+noxious+stimuli+in+the+laboratory+and+field.">Defensive responses of larval Manduca sexta and their sensitization by noxious stimuli in the laboratory and field.</a> J. Exp. Biol. 204, 457-469 (2001).</li><li>Woolf, C. J., Ma, Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nociceptors--noxious+stimulus+detectors.">Nociceptors--noxious stimulus detectors.</a> Neuron. 55, 353-364 (2007).</li><li>Hwang, R. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nociceptive+neurons+protect+Drosophila+larvae+from+parasitoid+wasps.">Nociceptive neurons protect Drosophila larvae from parasitoid wasps.</a> Curr. Biol. 17, 2105-2116 (2007).</li><li>Xiang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Light-avoidance-mediating+photoreceptors+tile+the+Drosophila+larval+body+wall.">Light-avoidance-mediating photoreceptors tile the Drosophila larval body wall.</a> Nature. 468, 921-926 (2010).</li><li>Grueber, W. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Projections+of+Drosophila+multidendritic+neurons+in+the+central+nervous+system:+links+with+peripheral+dendrite+morphology.">Projections of Drosophila multidendritic neurons in the central nervous system: links with peripheral dendrite morphology.</a> Development. 134, 55-64 (2007).</li><li>Sweeney, N. T., Li, W., Gao, F. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genetic+manipulation+of+single+neurons+in+vivo+reveals+specific+roles+of+flamingo+in+neuronal+morphogenesis.">Genetic manipulation of single neurons in vivo reveals specific roles of flamingo in neuronal morphogenesis.</a> Dev. Biol. 247, 76-88 (2002).</li><li>Kernan, M., Cowan, D., Zuker, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genetic+dissection+of+mechanosensory+transduction:+mechanoreception-defective+mutations+of+Drosophila.">Genetic dissection of mechanosensory transduction: mechanoreception-defective mutations of Drosophila.</a> Neuron. 12, 1195-1206 (1994).</li><li>Nitabach, M. N., Blau, J., Holmes, T. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrical+silencing+of+Drosophila+pacemaker+neurons+stops+the+free-running+circadian+clock.">Electrical silencing of Drosophila pacemaker neurons stops the free-running circadian clock.</a> Cell. 109, 485-495 (2002).</li></ol>

Non abbiamo nulla da rivelare.

I saggi descritti qui possono essere utilizzate per valutare qualitativamente e quantitativamente larve di genotipi differenti reattività a stimoli termici nocivi. Una caratteristica principale della sonda per saggi di calore è che lo stimolo viene dato solo un singolo locus. Questo porta alla cottura di presumibilmente solo un piccolo sottoinsieme di classe IV neuroni quelli del segmento contattato dalla sonda e forse quelli immediatamente adiacenti segmenti 11. A causa della stimolazione locale, la sonda per saggi di calore imita l&#39;esperienza comune sensoriale di rilevare uno stimolo nocivo che è localizzato in una particolare regione del corpo, ad esempio una mano a contatto una stufa calda. Uno svantaggio della sonda per saggi di calore è che ha qualche utente a utente variabilità che può essere attribuita a tre fattori: i) la pressione con cui l&#39;utente applica la sonda per la larva, ii) la posizione precisa della sonda la larva rispetto ai neuroni sottostanti nocicettivi, e iii) il preciso angLe in cui la sonda contatto con la superficie della larva. Abbiamo precedentemente riportato una strategia quantitativa di larve categorizzare in non responder, le risposte lenti e responder veloci in base alla loro latenza ritiro ad una data temperatura 1. Qui riportiamo la risposta delle larve a temperature ancora più alte. È interessante notare, troviamo che c&#39;è un tetto massimo per le risposte larvali termici nocicettivi e che tale massimale si trova tra 52 e 54 ° C. Questo può indicare che le larve non possiedono un potenziale transitoria recettore (TRP) canali in grado di gating a temperature superiori a 52 ° C. In alternativa, si potrebbe suggerire che i neuroni o dei muscoli utilizzati per avviare o effettuare la risposta del motore danneggiato prima di poter funzionare anche in ritiro avversione. Si riportano anche una diversa analisi della ampiezza della risposta-ritiro utilizzando il numero di rulli come indicatore della &quot;robustezza&quot; della risposta. Ingenuamente, unosi aspetta che questi parametri aumenta con l&#39;aumentare della temperatura o il tempo di stimolazione. Sorprendentemente, abbiamo trovato che questo non è il caso. Le larve stimolato per un tempo più lungo a una temperatura alla fine della gamma bassa nocive (42 ° C) mostrano più rotoli e più tempo trascorso rollio che larve sondati a temperature più elevate (48-52 ° C). Questo suggerisce che all&#39;interno della finestra di temperatura nocivo è soprattutto la durata di esposizione che determina l&#39;ampiezza della risposta. Poiché larve esposto a temperature estremamente nocivi (48-52 ° C) rispondono mediamente molto rapidamente, essi non presentano più rollini larve esposto ad una temperatura inferiore nocivo per un periodo di tempo più lungo. L&#39;analisi dell&#39;ampiezza della risposta qui riportati aggiunge un&#39;altra dimensione quantitativa lungo le quali genotipi differenti o manipolazioni ambientali possono essere confrontati. Una caratteristica principale del saggio piastra calore è che coinvolge una esposizione globale al nocivicalore. Come tale, essa è più simile a l&#39;animale seduto in un calderone di riscaldamento che toccare una stufa calda. Anche se non è chiaro quando una larva potrebbe verificare uno stimolo nocivo a livello globale in natura, in laboratorio le risposte comportamentali a questa esposizione globale sono più complessi di quelli osservati dopo stimolazione locale. Una forza del saggio a piastre, anche rilevato da altri 3, è che ha poco da utente a utente variabilità poiché tocca la larva non è un componente del protocollo. L&#39;unica variazione sostanziale sembra essere nel definire quando inizia ogni comportamento e questo può essere minimizzato con la visione ripetuta / familiarità. Una differenza interessante tra i saggi sono le temperature a cui i comportamenti avversative avviano. Questi sono molto inferiore nel test di calore a piastre che con la sonda di calore. Il comportamento preliminare esibita da larve a contatto con la sonda di calore (testa e coda rilancio) può essere correlato della testa thrash osservato a ~ 27 ° C in calore la piattaformae dosaggio. E &#39;possibile che questa risposta riflette &quot;fastidio&quot; più di &quot;dolore&quot;. Non abbiamo osservato una correlazione di frustate, convulsioni, paralisi e anche ad elevate (fino a 48 ° C) le temperature nel saggio della sonda di calore e può essere che una massa critica di neuroni sensoriali sparare da più di una regione del corpo è necessari per portare a questi comportamenti. È interessante notare, i comportamenti epilettiche e paralisi sono osservati a temperature (~ 34 - 37 ° C) sotto l&#39;estremità inferiore della soglia nocicettiva osservata con la sonda termica che indica che la stimolazione globale può comportare somma delle risposte neuronali che sono insufficienti per innescare con comportamento locale applicazione della sonda calore. Tali temperature sono effettivamente percepito come nocivi per le larve è supportata dall&#39;osservazione che le larve che iniziano il comportamento paralisi e sono successivamente lasciato recuperare il cibo fly non nella maggioranza dei casi sopravvivere (Figura 5C). Ulteriori sostenere la tesi secondo cui il calore plsaggio viene mangiato lettura risposte nocicettive è il fatto che bloccano la trasmissione sinaptica noti in neuroni sensoriali nocicettivi aumenta la latenza della maggior parte dei comportamenti osservati (Figura 6). L&#39;osservazione che non vi sia aumento della latenza per l&#39;alta temperatura comportamento frustate suggerisce che altri neuroni sensoriali che non esprimono md-Gal4 può essere richiesto per questo comportamento. In sintesi, entrambi i saggi comportano l&#39;esposizione di un individuo larva di uno stimolo nocivo termico di temperatura definito - la punta calda di una sonda metallica nel saggio locale e immersione in una goccia di rapido riscaldamento dell&#39;acqua nel saggio globale. Risposte comportamentali di Drosophila larve di vario background genetici e / o esposti a diverse condizioni ambientali (ad esempio, più o meno danni ai tessuti), possono essere studiate e quantificate con questi test. In definitiva, i risultati ottenuti in questi test ci aiuterà a capire meglio le reti genetiche che controllano nociception in Drosophila e di altre specie affini.

<table border="1"><tbody><tr><td> Nome del reattivo </td><td> Azienda </td><td> Numero di catalogo </td><td> Comments </td></tr><tr><td> Sonda termica </td><td> Pro-Dev Ingegneria </td><td> Custom-costruita su richiesta </td><td> Informazioni di contatto possono essere fornite su richiesta </td></tr><tr><td> Dry Bath Incubator </td><td> Fisher Scientific </td><td> 11-718 </td><td> 1 blocco riscaldante solida e 1 blocco riscaldante con pozzi 16mm </td></tr><tr><td> Leica DFC290 12v/400mA Telecamera a colori </td><td> Leica Microsystems </td><td> 12730080 </td><td> Qualsiasi equivalente fotocamera farà. </td></tr><tr><td> Leica MZ6 microscopio </td><td> Leica Microsystems </td><td> Codice per MZ6 corpo zoom (corpo ottico) è 10445614 </td><td></td></tr><tr><td> Schott Ace Modulamp Unità </td><td> Schott North America, Inc. </td><td> A20500 </td><td></td></tr><tr><td> Schott doppio collo di cigno 23 pollici Light Guide fibra ottica </td><td> Schott North America, Inc. </td><td> Schott A08575 </td><td></td></tr><tr><td> Unità di controllo termico </td><td> TSCI corp. </td><td> Custom Built </td><td> I dettagli possono essere forniti su richiesta </td></tr><tr><td> Zeiss Stemi 2000 microscopio </td><td> Zeiss </td><td> NT55-605 </td><td> Qualsiasi equivalente microscopiofarà. </td></tr><tr><td> Forcipe </td><td> FST </td><td> FS-1670 </td><td></td></tr><tr><td> 1 millimetro rete </td><td> Genesee Scientific </td><td> 57-101 </td><td></td></tr><tr><td> Pennello </td><td> Dick Blick Art Materials </td><td> 06762-1002 </td><td></td></tr><tr><td> UV reticolante </td><td> Fisher Scientific </td><td> 1199289 </td><td></td></tr><tr><td> Coplin </td><td> Fisher Scientific </td><td> 08-816 </td><td></td></tr><tr><td> 10ml beaker </td><td> Fisher Scientific </td><td> 02-540C </td><td></td></tr><tr><td> Etere etilico </td><td> Fisher Scientific </td><td> E138-500 </td><td></td></tr><tr><td> 35 X 10 mm Dish polistirolo Petri </td><td> Falco </td><td> 351008 </td><td> Non abbiamo testato piatti alternativi. </td></tr><tr><td> Glass vetrino da microscopio </td><td> Corning </td><td> 26003 </td><td></td></tr><tr><td> Termocoppia </td><td> Omega Engineering, Inc. </td><td> HH802U </td><td></td></tr><tr><td> Pezzo di vinile </td><td> Office Depot </td><td> 480009 </td><td></td></tr><tr><td> Microcentrifuga tubo </td><td> Denville scientificoInc. </td><td> C-2170 </td><td></td></tr></tbody></table>

local and global methods of assessing thermal nociception in drosophila larvae

In questo articolo dimostriamo saggi per studiare nocicezione termica in larve di Drosophila. Un test comporta la stimolazione spazialmente limitata (locale) di energia termica 1,2 nocicettori, mentre il secondo comporta una wholesale (globale) l&#39;attivazione della maggior parte o tutti questi neuroni 3. Insieme, queste tecniche consentono la visualizzazione e la quantificazione delle funzioni comportamentali di Drosophila neuroni sensoriali nocicettivi. La larva di Drosophila è un sistema modello per studiare istituito nocicezione termica, una risposta sensoriale, a temperature potenzialmente dannosi che è evolutivamente conservata tra le specie 1,2. I vantaggi di Drosophila per tali studi sono la relativa semplicità del suo sistema nervoso e la sofisticazione delle tecniche genetiche che possono essere utilizzati per sezionare la base molecolare della biologia sottostante 4-6 in Drosophila, come in tutti metazoi, i response nocivi a stimoli termici comporta generalmente un ritiro &quot;nocifensive&quot; avversione allo stimolo presentato 7. Tali stimoli vengono rilevati attraverso terminazioni nervose libere o nocicettori e l&#39;ampiezza della risposta organica dipende dal numero di nocicettori ricevono il stimolo nocivo 8. In Drosophila, è la classe IV arborizzazione dendritica neuroni sensoriali che rilevano nocivi stimoli termici e meccanici 9 in aggiunta al loro ruolo recentemente scoperto come fotorecettori 10. Questi neuroni, che sono stati studiati molto bene a livello di sviluppo, arborize sopra il foglio di barriera epidermica e di stabilire contatti con quasi tutte le cellule epidermiche 11,12. Il singolo assone di ogni classe IV progetti neuroni nel midollo nervoso ventrale del sistema nervoso centrale, 11 in cui possono connettersi al secondo ordine i neuroni che proiettano al cervello. In condizioni basali, neuro sensoriale nocicettivans non scatta finché una soglia relativamente elevata viene raggiunta. I saggi qui descritte consentono al ricercatore di quantificare le risposte comportamentali di base o, presumibilmente, la sensibilizzazione che ne deriva danni tessuto nel modo seguente. Ciascun test provoca risposte locomotorie distinti ma correlati comportamentali nocivi stimoli termici e consente al ricercatore di visualizzare e quantificare i vari aspetti della nocicezione termica in larve di Drosophila. I saggi possono essere applicati a larve di genotipi desiderati o di larve sollevata in diverse condizioni ambientali che potrebbero influenzare nocicezione. Dal momento che nocicezione termica è conservata tra le specie, i risultati raccolti da dissezione genetica in Drosophila è probabile che informerà la nostra comprensione di nocicezione termica in altre specie, tra vertebrati.

Watch this Scientific Journal Video about Local and Global Methods of Assessing Thermal Nociception in Drosophila Larvae at JoVE.com

Local and Global Methods of Assessing Thermal Nociception in Drosophila Larvae

In questo articolo dimostriamo saggi per studiare nocicezione termica<em&gt; Drosophila</em&gt; Larve. Un test comporta la stimolazione spazialmente limitata (locale) dei nocicettori termici<sup&gt; 1,2</sup&gt; Mentre il secondo comporta una wholesale (globale) l&#39;attivazione della maggior parte o tutti questi neuroni<sup&gt; 3</sup&gt;. Insieme, queste tecniche consentono la visualizzazione e la quantificazione delle funzioni comportamentali di<em&gt; Drosophila</em&gt; Neuroni sensoriali nocicettivi.

Metodi locale e globale valutazione nocicezione termica in<em&gt; Drosophila</em&gt; Le larve

In this article, we demonstrate assays to study thermal nociception in Drosophila larvae. One assay involves spatially-restricted (local) stimulation of ...

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Biology

Neuroscience

Local and Global Methods of Assessing Thermal Nociception in Drosophila Larvae

Human Biology

Sensory Systems

SCIENTISTS IN ACTION

Electrophysiological Measurements and Analysis of Nociception in Human Infants

Le misurazioni elettrofisiologiche e Analisi di nocicezione nei neonati umani

Pain is an unpleasant sensory and emotional experience. Since infants cannot verbally report their experiences, current methods of pain assessment are ...

Ricerca

Neuroscienze

Methods to Assay Drosophila Behavior

Methods to Assay Drosophila Behavior

Metodi per test Drosophila Comportamento

Drosophila melanogaster, the fruit fly, has been used to study molecular mechanisms of a wide range of human diseases such as cancer, cardiovascular ...

Visualization of Proprioceptors in Drosophila Larvae and Pupae

Visualization of Proprioceptors in Drosophila Larvae and Pupae

Visualizzazione dei Propriorecettori in<em&gt; Drosophila</em&gt; Larve e pupe

Proprioception is the ability to sense the motion, or position, of body parts by responding to stimuli arising within the body. In fruitflies and other ...

Appetitive Associative Olfactory Learning in Drosophila Larvae

Appetitive Associative Olfactory Learning in Drosophila Larvae

Appetitivo apprendimento associativo olfattiva in<em&gt; Drosophila</em&gt; Le larve

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

Light Preference Assay to Study Innate and Circadian Regulated Photobehavior in Drosophila Larvae

Light Preference Assay to Study Innate and Circadian Regulated Photobehavior in Drosophila Larvae

Luce Preferenza Assay per studiare Innata e circadiano Photobehavior Regolamentato<em&gt; Drosophila</em&gt; Larve

Light acts as environmental signal to control animal behavior at various levels. The Drosophila larval nervous system is used as a unique model to answer ...

Assessing Neurodegenerative Phenotypes in Drosophila Dopaminergic Neurons by Climbing Assays and Whole Brain Immunostaining

Assessing Neurodegenerative Phenotypes in Drosophila Dopaminergic Neurons by Climbing Assays and Whole Brain Immunostaining

Valutare fenotipi neurodegenerative<em&gt; Drosophila</em&gt; Neuroni dopaminergici mediante saggi arrampicata e Whole Brain Immunostaining

Drosophila melanogaster is a valuable model organism to study aging and pathological degenerative processes in the nervous system. The advantages of the ...

Optogenetic Perturbation of Neural Activity with Laser Illumination in Semi-intact Drosophila Larvae in Motion

Optogenetic Perturbation of Neural Activity with Laser Illumination in Semi-intact Drosophila Larvae in Motion

Optogenetic Perturbazione di attività neurale con illuminazione laser in semi-intatte<em&gt; Drosophila</em&gt; Larve in Motion

Drosophila larval locomotion is a splendid model system in developmental and physiological neuroscience, by virtue of the genetic accessibility of the ...

Foraging Path-length Protocol for Drosophila melanogaster Larvae

Foraging Path-length Protocol for Drosophila melanogaster Larvae

Foraggiamento protocollo percorso di lunghezza per<em&gt; Drosophila melanogaster</em&gt; Le larve

The Drosophila melanogaster larval path-length phenotype is an established measure used to study the genetic and environmental contributions to behavioral ...

Novel Assay for Cold Nociception in Drosophila Larvae

Novel Assay for Cold Nociception in Drosophila Larvae

Nuovo metodo di analisi per Cold nocicezione in<em&gt; Drosophila</em&gt; Le larve

How organisms sense and respond to noxious temperatures is still poorly understood. Further, the mechanisms underlying sensitization of the sensory ...

A Temperature Gradient Assay to Determine Thermal Preferences of Drosophila Larvae

A Temperature Gradient Assay to Determine Thermal Preferences of Drosophila Larvae

Un'analisi di gradiente di temperatura per determinare le preferenze termiche delle larve di Drosophila

Many animals, including the fruit fly, Drosophila melanogaster, are capable of discriminating minute differences in&#160;environmental temperature, which ...