Name: a low-cost method for analyzing seizure-like activity and movement in drosophila
Uploaded: 2014-02-19T15:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Low-cost Method for Analyzing Seizure-like Activity and Movement in Drosophila at JoVE.com

Författarna vill också uttrycka tack till Kris Burner, Stephen McKinney, Laura Tobin, Jenny Gilbreath, Ashley Olley, Megan Hoffer, och Megan Hyde för deras arbete i finjustering denna analys.

1. Beredning av Individuell Flugor för Locomotion analys <ol><li> Överför flyger genom att försiktigt knacka in individuella tomma flaskor och lock flaskorna med en bomullsplugg. Låt flugor sitta ostört 20-30 min före observation. Det är viktigt att inte söva flugorna inom de timmar före beteendeobservation som tidigare studier har funnit anestesi exponering kan förändra beteendet jämfört med obedövade flugor 14. </li><li> Knacka försiktigt på flyga ur flaskan och placera enskilda flugor i ...

<ol>
	<li>Stone, B., Evans, L., Coleman, J., Kuebler, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genetic+and+pharmacological+manipulations+that+alter+metabolism+suppress+seizure-like+activity+in.">Genetic and pharmacological manipulations that alter metabolism suppress seizure-like activity in.</a> 1496, 94-103 (2013).</li><li>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=Behavioral+mutants+of+Drosophila+isolated+by+countercurrent+distribution.">Behavioral mutants of Drosophila isolated by countercurrent distribution.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 58, 1112-1119 (1967).</li><li>Slawson, J. B., Kim, E. Z., Griffith, L. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-Resolution+Video+Tracking+of+Locomotion+in+Adult+Drosophila+melanogaster.">High-Resolution Video Tracking of Locomotion in Adult Drosophila melanogaster.</a> J. Vis. Exp. (24), (2009).</li><li>Spink, A. J., Tegelenbosch, R. A., Buma, M. O., Noldus, L. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+EthoVision+video+tracking+systema+tool+for+behavioral+phenotyping+of+transgenic+mice.">The EthoVision video tracking systema tool for behavioral phenotyping of transgenic mice.</a> Physiol. Behav. 73, 731-744 (2001).</li><li>Kohlhoff, K. J., Jahn, T. R., Lomas, D. A., Dobson, C. M., Crowther, D. C., Vendruscolo, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+iFly+tracking+system+for+an+automated+locomotor+and+behavioural+analysis+of+Drosophila+melanogaster.">The iFly tracking system for an automated locomotor and behavioural analysis of Drosophila melanogaster.</a> Integr. Biol. 3, 755-760 (2011).</li><li>Gomez-Marin, A., Partoune, N., Stephens, G. J., Louis, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Automated+tracking+of+animal+posture+and+movement+during+exploration+and+sensory+orientation+behaviors.">Automated tracking of animal posture and movement during exploration and sensory orientation behaviors.</a> PLoS ONE. 7, (2002).</li><li>Wolf, F. W., Rodan, A. R., Tsai, L. T., Heberlein, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-Resolution+analysis+of+ethanol-induced+locomotor+stimulation+in+Drosophila.">High-Resolution analysis of ethanol-induced locomotor stimulation in Drosophila.</a> J. Neurosci. 22, 11035-11044 (2002).</li><li>Martin, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+portrait+of+locomotor+behaviour+in+Drosophila+determined+by+a+video-tracking+paradigm.">A portrait of locomotor behaviour in Drosophila determined by a video-tracking paradigm.</a> Behav. Processes. 67, 207-219 (2004).</li><li>Meunier, N., Belgacem, Y. H., Martin, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regulation+of+feeding+behaviour+and+locomotor+activity+by+takeout+in+Drosophila.">Regulation of feeding behaviour and locomotor activity by takeout in Drosophila.</a> J. Exp. Biol. 210, 1424-1434 (2007).</li><li>Koudounas, S., Green, E. W., Clancy, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reliability+and+variability+of+sleep+and+activity+as+biomarkers+of+ageing+in+Drosophila.">Reliability and variability of sleep and activity as biomarkers of ageing in Drosophila.</a> Biogerontology. 13, 489-499 (2012).</li><li>Catterson, J. H., Knowles-Barley, S., James, K., Heck, M. M., Harmar, A. J., Hartley, P. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dietary+modulation+of+Drosophila+sleep-wake+behaviour.">Dietary modulation of Drosophila sleep-wake behaviour.</a> PLoS One. 5, (2010).</li><li>Donelson, N., Kim, E. Z., Slawson, J. B., Vecsey, C. G., Huber, R., Griffith, L. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-Resolution+positional+tracking+for+long-term+analysis+of+Drosophila+sleep+and+locomotion+using+the+''Tracker''+program.">High-Resolution positional tracking for long-term analysis of Drosophila sleep and locomotion using the ''Tracker'' program.</a> PLos ONE. 7, (2012).</li><li>Duboff, B., Fridovich-Keil, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mediators+of+a+long-term+movement+abnormality+in+a+Drosophila+melanogaster+model+of+classic+galactosemia.">Mediators of a long-term movement abnormality in a Drosophila melanogaster model of classic galactosemia.</a> Dis. Model Mech. 5, 796-803 (2012).</li><li>Seiger, M. B., Kink, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+anesthesia+on+the+photoresponses+of+four+sympatric+species+of+Drosophila.">The effect of anesthesia on the photoresponses of four sympatric species of Drosophila.</a> Behav. Genet. 23, 99-104 (1993).</li><li>Pavlidis, P., Ramaswami, M., Tanouye, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Drosophila+easily+shocked+gene:+a+mutation+in+a+phospholipid+synthetic+pathway+causes+seizure,+neuronal+failure,+and+paralysis.">The Drosophila easily shocked gene: a mutation in a phospholipid synthetic pathway causes seizure, neuronal failure, and paralysis.</a> Cell. 79, 2333 (1994).</li><li>Royden, C. S., Pirrotta, V., Jan, L. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+tko+locus,+site+of+a+behavioral+mutation+in+D.+melanogaster,+codes+for+a+protein+homologous+to+prokaryotic+ribosomal+protein+S12.">The tko locus, site of a behavioral mutation in D. melanogaster, codes for a protein homologous to prokaryotic ribosomal protein S12.</a> Cell. 51, 165-173 (1987).</li><li>Parker, L., Padilla, M., Du, Y., Dong, K., Tanouye, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Drosophila+as+a+model+for+epilepsy:+bss+is+a+gain-of-function+mutation+in+the+para+sodium+channel+gene+that+leads+to+seizures.">Drosophila as a model for epilepsy: bss is a gain-of-function mutation in the para sodium channel gene that leads to seizures.</a> Genetics. , 187-534 (2011).</li><li>Hardie, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+of+AMP-activated+protein+kinase+in+the+metabolic+syndrome+and+in+heart+disease.">Role of AMP-activated protein kinase in the metabolic syndrome and in heart disease.</a> FEBS Lett. 582, 81-89 (2008).</li><li>Fulgencio, J. P., Kohl, C., Girard, J., Pegorier, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+metformin+on+fatty+acid+and+glucose+metabolism+in+freshly+isolated+hepatocytes+and+on+specific+gene+expression+in+cultured+hepatocytes.">Effect of metformin on fatty acid and glucose metabolism in freshly isolated hepatocytes and on specific gene expression in cultured hepatocytes.</a> Biochem. Pharma. 62, 439-446 (2001).</li></ol>

Vid granskningen av rörelse eller rörelsemönster i Drosophila, är det bra att kunna extrahera information om tillryggalagd sträcka, hastighet rörlighet och rörelsemönster. För att extrahera denna information, har dyr utrustning traditionellt varit anställd som ofta är oöverkomliga för mindre laboratorier eller laboratorier som vill använda sådana analyser sparsamt 4,8,9. Analysen som beskrivs här kan användas för att bestämma den tillryggalagda sträcka...

Med tanke på dess korta livslängd och de robusta genetiska verktyg som finns, är Drosophila melanogaster ett utmärkt modellsystem för att undersöka etiologin av olika sjukdomar och den underliggande fysiologin av olika biologiska processer. I många fall är det fördelaktigt att mäta de effekter som beteendemässiga, genetiska eller farmakologiska manipulationer har på locomotion i dessa modellorganismer 1,2. Det finns en mängd olika metoder som vanligen används för mätning av fluga rörelse i två dimensioner 3-7. Dessa system kan stödja spårning av flera flugor samtidigt och kan mäta hastighet, spela väglängd och spela in den procent av tiden en fluga har spend rörelse. De har använts för att studera rörelser i olika sammanhang inklusive effekter av läkemedel på rörelseförmåga och sexuellt dimorphic karaktären av flygrörelser 6-9. Den stora nackdelen med dessa system är kostnaden för de spårnings system eller motsvarande programvara och kamera. I vissa fall kan det köras på tusentals dollar. Kostnaden är ett särskilt bekymmer för ett labb som endast skulle behöva begränsad användning av ett sådant system, till exempel att kvantifiera lok mönster av en nyligen isolerad mutant. En enklare men mindre robust metod är att använda system som registrerar rörelse som baseras på hur många gånger en fluga korsar en infraröd ljusstråle bana som är placerad i mitten av ett slutet rör 10,11. Även om sådana system kan ge värdefull information om rörelse och sömn-vakna cykler, kan de över eller under uppskatta rörelsen eftersom de inte speglar den verkliga sökvägen till flugan. Till exempel kommer flugor som uppvisar betydande rörelse i ändarna av röret registrera så lågt rörelse flyger även om ytterligare högupplösta metoder har använts för att försöka kringgå dessa begränsningar 12. Enklare och billigare fortfarande klättrar apparater som mäter geotaxis, den uppåtgående rörelsen av flugor, genom ett enda rör eller en serie rör 2,13. Även om sådana system är billiga och kan lätt identifiera geotaxis defekter, misslyckas de att fånga många andra aspekter av rörelse som skulle vara av intresse för utredarna. För många labb, en låg kostnad robusta analyssystem som är enkelt att installera och använda skulle vara ett fördelaktigt verktyg för att karakterisera beteendemässiga skillnader i D. melanogaster stammar. Här beskriver vi en analys som kan ställas upp för mindre än två hundra dollar och kan ge information om vägen, hastigheten och varaktigheten av flugans rörelse. Att visa effekten av analysen presenterar vi data som visar att det kan användas för att identifiera, 1) en rörelse defekt i en Bang känslig (BS) mutant som är mottagliga för anfall och 2) möjligheten av läkemedlet metformin, vilket används ofta för att behandla typ II diabetes, för att reducera intensiteten hos krampliknande symtom (SLA) i.n två BS mutanter.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:1117px;" width="1117">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="68">
			<td height="68" style="height:68px;width:251px;">Name of the Reagent/Equipment</td>
			<td style="width:152px;">Company</td>
			<td style="width:169px;">Catalog Number/Model</td>
			<td style="width:545px;">Comments</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">WebCam</td>
			<td>Logitech</td>
			<td>Pro900</td>
			<td>Any quality webcam will suffice.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">HandiAVI time-lapse software</td>
			<td>Azcendant software</td>
			<td></td>
			<td>Latest version can be found at http://www.azcendant.com/</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">ImageJ</td>
			<td>NIH</td>
			<td></td>
			<td>Latest version can be found at http://rsbweb.nih.gov/ij/download.html</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Multiracker Plug-In</td>
			<td>NIH</td>
			<td></td>
			<td>Latest version can be found at http://rsbweb.nih.gov/ij/plugins/index.html</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Vortexer</td>
			<td>VWR</td>
			<td>Vortex Genie 2</td>
			<td>Most standard size vortexers such as the Vortex Genie 2 will suffice.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">5cm petri dish cover</td>
			<td>LabM Limited</td>
			<td>D011</td>
			<td>Smaller or larger petri dish covers can be used for an arena in movement assay.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Light box</td>
			<td colspan="2">Built from scrap material.</td>
			<td>Illumination is used for the locomotion assay. Depending on the room lighting, it is possible to perform the assay without the light box.&#160;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a low-cost method for analyzing seizure-like activity and movement in drosophila

Video tracking system har använts i stor utsträckning för att analysera Drosophila melanogaster rörelse och upptäcka olika avvikelser i lok beteende. Även om dessa system kan ge en mängd beteendeinformation, kan kostnaden och komplexiteten hos dessa system vara oöverkomliga för många laboratorier. Vi har utvecklat en billig test för mätning av lok beteende och anfallsrörelser i D. melanogaster. Systemet använder en webbkamera för att ta bilder som kan behandlas med en kombination av billig och fri programvara för att spåra avståndet flyttas, den genomsnittliga hastigheten för rörelse och varaktigheten av rörelsen under en angiven tidsperiod. För att visa nyttan av det här systemet, undersökte vi en grupp D. melanogaster mutanter, de Bang-känsliga (BS) lama, som är 3-10 gånger mer mottagliga för krampliknande symtom (SLA) än vildtyp flugor. Med hjälp av detta nya system kunde vi upptäcka att BS mutant bang sanslös (BSS) uppvisar lägre nivåer av undersökande locomotion i en ny miljö än vild typ flugor. Dessutom var det system som används för att identifiera att läkemedlet metformin, som vanligtvis används för att behandla diabetes typ II, minskar intensiteten av SLA i mutan BS.

Den teknik som beskrivs här har tidigare använts för att analysera skillnader i SLA i Drosophila BS mutanter 1. Resultaten som presenteras här innebär BS stammarna lätt chockad (EAS), bang meningslös (BSS) och teknisk knockout (TKO). EAS-locus kodar en etanol kinas involverat i fosfatidyletanolamin syntes 15 och TKO locus kodar en mitokondriell riboprotein 16. BSS-mutationen är en allel av den lame (para) spänningskänsliga n...

Watch this Scientific Journal Video about A Low-cost Method for Analyzing Seizure-like Activity and Movement in Drosophila at JoVE.com

A Low-cost Method for Analyzing Seizure-like Activity and Movement in Drosophila

En billig metod för att analysera beslag-liknande aktivitet och rörelse i<em&gt; Drosophila</em

Med hjälp av en webbkamera och en kombination av gratis och billiga program, kan lok mönster i Drosophila melanogaster analyseras för att upptäcka skillnader i hastighet, distans och tid för olika motoriska aktiviteter.

Video tracking systems have been used widely to analyze Drosophila melanogaster movement and detect various abnormalities in locomotive behavior. While ...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

A Low-cost Method for Analyzing Seizure-like Activity and Movement in Drosophila

Assaying Locomotor Activity to Study Circadian Rhythms and Sleep Parameters in Drosophila

Assaying Locomotor Activity to Study Circadian Rhythms and Sleep Parameters in Drosophila

Testmetoder rörelseaktivitet att studera dygnsrytm och sömn Parametrar i Drosophila</em

Most life forms exhibit daily rhythms in cellular, physiological and behavioral phenomena that are driven by endogenous circadian (&equiv;24 hr) ...

A Low Cost Setup for Behavioral Audiometry in Rodents

En låg kostnad Setup för Behavioral Audiometri hos gnagare

In auditory animal research it is crucial to have precise information about basic hearing parameters of the animal subjects that are involved in the ...

Determination of the Spontaneous Locomotor Activity in Drosophila melanogaster

Determination of the Spontaneous Locomotor Activity in Drosophila melanogaster

Bestämning av spontan rörelseaktivitet i<em&gt; Drosophila melanogaster</em

Drosophila melanogaster has been used as an excellent model organism to study environmental and genetic manipulations that affect behavior. One such ...

A Human-machine-interface Integrating Low-cost Sensors with a Neuromuscular Electrical Stimulation System for Post-stroke Balance Rehabilitation

En människa och maskin-gränssnitt integrera billiga sensorer med en neuromuskulär elektrisk stimulering System för Post-Stroke Balance Rehabilitering

A stroke is caused when an artery carrying blood from heart to an area in the brain bursts or a clot obstructs the blood flow to brain thereby preventing ...

A Simple and Inexpensive Method for Determining Cold Sensitivity and Adaptation in Mice

En enkel och billig metod för bestämning Cold Känslighet och anpassning hos möss

Cold hypersensitivity is a serious clinical problem, affecting a broad subset of patients and causing significant decreases in quality of life.  The cold ...

A Method to Inflict Closed Head Traumatic Brain Injury in Drosophila

A Method to Inflict Closed Head Traumatic Brain Injury in Drosophila

En metod för att tillfoga Stängd Head traumatisk hjärnskada i<em&gt; Drosophila</em

Traumatic brain injury (TBI) affects millions of people each year, causing impairment of physical, cognitive, and behavioral functions and death. Studies ...

Direct-current Stimulation and Multi-electrode Array Recording of Seizure-like Activity in Mice Brain Slice Preparation

Likström stimulering och Multi-elektrod Array Registrering av krampliknande symtom hos möss Brain skiva beredning

Cathodal transcranial direct-current stimulation (tDCS) induces suppressive effects on drug-resistant seizures. To perform effective actions, the ...

High-density Electroencephalographic Acquisition in a Rodent Model Using Low-cost and Open-source Resources

Hög densitet Elektroencefalografi Förvärv i en Gnagarmodell Använda Låg kostnad och öppen källkod resurser

Advanced electroencephalographic analysis techniques requiring high spatial resolution, including electrical source imaging and measures of network ...

Analyzing Synaptic Modulation of Drosophila melanogaster Photoreceptors after Exposure to Prolonged Light

Analyzing Synaptic Modulation of Drosophila melanogaster Photoreceptors after Exposure to Prolonged Light

Analysera Synaptic Modulering av<em&gt; Drosophila melanogaster</em&gt; Fotoreceptorer Efter exponering för Förlängd ljus

The nervous system has the remarkable ability to adapt and respond to various stimuli. This neural adjustment is largely achieved through plasticity at ...

Acute In Vivo Electrophysiological Recordings of Local Field Potentials and Multi-unit Activity from the Hyperdirect Pathway in Anesthetized Rats

Acute In Vivo Electrophysiological Recordings of Local Field Potentials and Multi-unit Activity from the Hyperdirect Pathway in Anesthetized Rats

Akut<em&gt; In vivo</em&gt; Elektrofysiologiska inspelningar av lokala fältpotentialer och multifunktionsaktivitet från Hyperdirect-vägen i bedövade råttor

Converging evidence shows that many neuropsychiatric diseases should be understood as disorders of large-scale neuronal networks. To better understand the ...