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

Мы благодарим христианской Ландри за тепло зонд дизайн, Даниэль Babcock для развития личиночных анализа зонд тепла, Шон Суини, предложившего анализа пластинчатый теплообменник, Блумингтон Drosophila со Центр лету запасы, и Галко лаборатории членов критическое чтение рукописи. Эта работа была поддержана NIH R01 NS069828 к MJG и NIH MARC U-STAR обучения Грант (T34GM079088 в Университете Хьюстона Downtown Ученые Академии) для доступа меньшинств к исследованиям карьеры (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>

Нам нечего раскрывать.

Анализы описанные здесь, могут быть использованы для качественного и количественно оценить личинок разных генотипов для реагирования на вредные термические раздражители. Главной особенностью анализа зонд тепла в том, что стимул дается только в одном локусе. Это по-видимому, приводит к стрельбе лишь небольшая часть IV класса нейронов в сегменте связаться с зондом и, возможно, те, в непосредственной близости сегментов 11. В связи с местной стимуляции, анализ тепла зонд имитирует общий чувственный опыт обнаружения вредных стимулов, которые локализованы в определенной области тела, такие как рукой контакта горячей печи. Недостаток анализа зонд тепла является то, что у него есть пользователь-пользователь изменчивости, вероятнее всего, может быть связано с тремя факторами: а) давление, с которым пользователь применяет зонда личинки, II) точное местоположение зонда на личинку по отношению к основной ноцицептивных нейронов, и, в) точно англе, на котором зонд контактирует с поверхностью личинки. Ранее мы сообщали о количественных стратегия классификации личинок в не отвечающих, медленно реагирования и быстрого реагирования на основе их вывода задержки до заданной температуры 1. Здесь мы сообщаем о личиночной реагирования на еще более высоких температурах. Интересно, что мы находим, что есть потолок для личиночной тепловой ноцицептивных реакций и что это потолок находится между 52 и 54 ° C. Это может свидетельствовать о том, что личинки не имеют переходный рецепторный потенциал (ГТО) канала способны стробирования при температуре выше 52 ° C. Кроме того, он может предположить, что нейроны или мышц используется для запуска или выполнения двигательной реакции поврежден, прежде чем они могут даже работать в выводе отвращение. Мы также представляем различные анализе амплитуды вывода ответа, используя либо количество рулонов в качестве показателя &quot;надежности&quot; в ответ. Наивно, одинбыло бы ожидать, что эти параметры будут увеличиваться с ростом температуры или времени стимуляции. Удивительно, но мы обнаружили, что это не так. Личинки стимулировали в течение длительного времени при температуре на нижней границе диапазона вредных (42 ° С), показывают более рулонах и проводят больше времени, чем прокатка личинок исследовали при более высоких температурах (48-52 ° С). Это говорит о том, что в окно вредных температура это в первую очередь продолжительность воздействия, что определяет амплитуду реакции. Так как личинки подвергаются очень вредные температурах (48-52 ° С) отвечает в среднем очень быстро, они не проявляют столько рулонов, как личинки подвергаются менее вредные температуры в течение длительного периода времени. Анализ АЧХ сообщил здесь добавляет еще количественного измерения, по которым различные генотипы или экологических манипуляций можно сравнить. Главной особенностью анализа пластинчатых теплообменников является то, что речь идет о глобальном воздействии вредныхтепла. Как таковая, она больше похожа на животное, сидящее в отопительном котле, чем прикосновение к горячей печке. Хотя это и не ясно, когда личинки могут возникнуть глобальный болевые раздражители в дикой природе, в лаборатории поведенческой реакции на это воздействие глобального являются более сложными, чем те, которые наблюдаются при местном стимуляции. Сила анализа пластинчатые теплообменники, а также отметил другие 3, в том, что у него мало пользователь-пользователь изменчивости, поскольку касаются личинка не является составной частью протокола. Единственная существенная разница, кажется, в определении поведения, когда каждый начинает, и это может быть сведено к минимуму при повторном просмотре / знакомство. Интересно различие между анализов является температура, при которой начинается отвращение поведения. Это намного ниже, в анализе пластинчатые теплообменники, чем от жары зонда. Предварительные поведение, демонстрируемое личинок контакт с зондом тепла (голова и хвост повышение) может быть коррелируют головы трэш наблюдается при ~ 27 ° C в жару платформыэлектронного анализа. Вполне возможно, что эта реакция отражает &quot;дискомфорт&quot; больше, чем &quot;боль&quot;. Мы не наблюдали коррелят порки, арест и паралич даже при высоких (до 48 ° С) температурах в анализе датчик температуры и может быть, что критическая масса сенсорных нейронов стрельбы из более чем одной области тела , необходимые для доставки на такое поведение. Интересно, что арест и паралич поведение наблюдается при температуре (~ 34 - 37 ° C) ниже нижней части ноцицептивных порога наблюдается тепло зонд о том, что глобальная стимуляция может повлечь суммирующий нейрональных ответов, что недостаточно, чтобы вызвать поведение с местными Применение тепла зонда. То, что эти температуры на самом деле воспринимается как вредные для личинок подтверждается тем фактом, что личинки, которые начинают паралич поведения и впоследствии позволило восстановить на лету пищу не в большинстве случаев выживают (рис. 5С). Дальнейшая поддержка аргумент, что тепло плели анализа читает из ноцицептивных реакций является то, что блокирование синаптической передачи в известной ноцицептивных сенсорных нейронов увеличивает латентность большинства наблюдаемых поведение (рис. 6). Наблюдение, что нет увеличения задержки для более высоких температур битья поведение предполагает, что другие сенсорные нейроны, которые не выражают MD-Gal4 которые могут потребоваться для такого поведения. В целом, как тесты включают подвергая отдельные личинки вредных тепловой стимул определенной температуре - горячей кончик небольшой зонд металла в местный анализа и погружение в капле быстро нагревать воду в глобальной анализа. Поведенческие реакции личинок дрозофилы различного генетического происхождения и / или подвергаются различным условиям окружающей среды (например, плюс-минус повреждение тканей), могут быть изучены и количественно с помощью этих методов. В конечном счете, результаты этих исследований помогут нам лучше понять генетическую сетей управления НОКiception у дрозофилы и других родственных видов.

<table border="1"><tbody><tr><td> Название реагента </td><td> Компания </td><td> Номер по каталогу </td><td> Комментарии </td></tr><tr><td> Тепловой датчик </td><td> Pro-Dev инженерных </td><td> Построен по индивидуальному заказу по требованию </td><td> Контактная информация может быть предоставлена ​​по запросу </td></tr><tr><td> Сухие ванны инкубатор </td><td> Fisher Scientific </td><td> 11-718 </td><td> 1 сплошная блок нагрева и 1 нагревательный блок с 16мм скважин </td></tr><tr><td> Leica DFC290 12v/400mA Цветная камера </td><td> Leica Microsystems </td><td> 12730080 </td><td> Любой эквивалент камера будет делать. </td></tr><tr><td> Leica MZ6 микроскоп </td><td> Leica Microsystems </td><td> Номер для MZ6 зум тела (оптика перевозчика) является 10445614 </td><td></td></tr><tr><td> Schott Ace Modulamp группы </td><td> Schott North America, Inc </td><td> A20500 </td><td></td></tr><tr><td> Schott двойной гусиной шее 23-дюймовые волоконно-оптический световод </td><td> Schott North America, Inc </td><td> Schott A08575 </td><td></td></tr><tr><td> Терморегулятор </td><td> TSCI корп. </td><td> На заказ </td><td> Информация может быть предоставлена ​​по запросу </td></tr><tr><td> Zeiss Stemi 2000 микроскопом </td><td> Zeiss </td><td> NT55-605 </td><td> Любой эквивалент микроскопбудет делать. </td></tr><tr><td> Щипцы </td><td> FST </td><td> FS-1670 </td><td></td></tr><tr><td> 1мм сетки </td><td> Genesee Научные </td><td> 57-101 </td><td></td></tr><tr><td> Кисть </td><td> Дик Blick Art материалы </td><td> 06762-1002 </td><td></td></tr><tr><td> УФ сшивающего </td><td> Fisher Scientific </td><td> 1199289 </td><td></td></tr><tr><td> Коплин Банки </td><td> Fisher Scientific </td><td> 08-816 </td><td></td></tr><tr><td> 10 мл стакан </td><td> Fisher Scientific </td><td> 02-540C </td><td></td></tr><tr><td> Диэтиловый эфир </td><td> Fisher Scientific </td><td> E138-500 </td><td></td></tr><tr><td> 35 X 10 мм полистирола чашку Петри </td><td> Сокол </td><td> 351008 </td><td> Мы не проверяли альтернативных блюд. </td></tr><tr><td> Предметное стекло микроскопа </td><td> Гранулирование </td><td> 26003 </td><td></td></tr><tr><td> Термопара </td><td> Omega Engineering, Inc </td><td> HH802U </td><td></td></tr><tr><td> Кусок винил </td><td> Office Depot </td><td> 480009 </td><td></td></tr><tr><td> Микроцентрифуга трубы </td><td> Denville НаучныеИнк </td><td> C-2170 </td><td></td></tr></tbody></table>

local and global methods of assessing thermal nociception in drosophila larvae

In this article, we demonstrate assays to study thermal nociception in Drosophila larvae. One assay involves spatially-restricted (local) stimulation of thermal nociceptors1,2 while the second involves a wholesale (global) activation of most or all such neurons3. Together, these techniques allow visualization and quantification of the behavioral functions of Drosophila nociceptive sensory neurons.
The Drosophila larva is an established model system to study thermal nociception, a sensory response to potentially harmful temperatures that is evolutionarily conserved across species1,2. The advantages of Drosophila for such studies are the relative simplicity of its nervous system and the sophistication of the genetic techniques that can be used to dissect the molecular basis of the underlying biology4-6 In Drosophila, as in all metazoans, the response to noxious thermal stimuli generally involves a "nocifensive" aversive withdrawal to the presented stimulus7. Such stimuli are detected through free nerve endings or nociceptors and the amplitude of the organismal response depends on the number of nociceptors receiving the noxious stimulus8. In Drosophila, it is the class IV dendritic arborization sensory neurons that detect noxious thermal and mechanical stimuli9 in addition to their recently discovered role as photoreceptors10. These neurons, which have been very well studied at the developmental level, arborize over the barrier epidermal sheet and make contacts with nearly all epidermal cells11,12. The single axon of each class IV neuron projects into the ventral nerve cord of the central nervous system11 where they may connect to second-order neurons that project to the brain.
Under baseline conditions, nociceptive sensory neurons will not fire until a relatively high threshold is reached. The assays described here allow the investigator to quantify baseline behavioral responses or, presumably, the sensitization that ensues following tissue damage. Each assay provokes distinct but related locomotory behavioral responses to noxious thermal stimuli and permits the researcher to visualize and quantify various aspects of thermal nociception in Drosophila larvae. The assays can be applied to larvae of desired genotypes or to larvae raised under different environmental conditions that might impact nociception. Since thermal nociception is conserved across species, the findings gleaned from genetic dissection in Drosophila will likely inform our understanding of thermal nociception in other species, including vertebrates.

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

В этой статье мы продемонстрируем тесты для изучения теплового ноцицепции в<em&gt; Drosophila</em&gt; Личинок. Один включает в себя анализ пространственно-ограниченного (локального) стимулирование тепловой ноцицепторов<sup&gt; 1,2</sup&gt; А второй включает в себя оптовую (глобальной) активация большинства или всех таких нейронов<sup&gt; 3</sup&gt;. Вместе эти методы позволяют визуализации и количественной оценки поведенческих функций<em&gt; Drosophila</em&gt; Ноцицептивных сенсорных нейронов.

Локальные и глобальные методы оценки теплового ноцицепции в<em&gt; Drosophila</em&gt; Личинки

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

Электрофизиологические измерения и анализ ноцицепции в человеческих младенцев

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

Methods to Assay Drosophila Behavior

Methods to Assay Drosophila Behavior

Методы Анализ Drosophila Поведение

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

Визуализация проприорецепторов в<em&gt; Drosophila</em&gt; Личинки и куколки

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

Ассоциативный аппетит обонятельного обучения в<em&gt; Drosophila</em&gt; Личинки

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

Свет Анализ предпочтений по изучению врожденных и суточного Регулируемые Photobehavior в<em&gt; Drosophila</em&gt; Личинки

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

Оценка Нейродегенеративных фенотипов<em&gt; Drosophila</em&gt; Дофаминергических нейронов, забравшись на анализы и полного Иммуноокрашивание мозга

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 Возмущение нейронной активности с лазерной подсветкой в ​​полу-нетронутыми<em&gt; Drosophila</em&gt; Личинки в движении

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

Foraging Протокол Путь длиной для<em&gt; Дрозофилы</em&gt; личинки

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

Новый анализ для холодной ноцицепции в<em&gt; Drosophila</em&gt; личинки

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

Градиент температуры пробирного для определения тепловой предпочтения личинок дрозофилы

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