Name: a simple technique to assay locomotor activity in drosophila
Uploaded: 2023-02-24T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Simple Technique to Assay Locomotor Activity in Drosophila at JoVE.com

تم دعم هذا العمل من خلال صندوق إطلاق خاص من جامعة سوشو والمؤسسة الوطنية للعلوم في الصين (NSFC) (82171414). نشكر أعضاء مختبر البروفيسور تشون فنغ ليو على مناقشاتهم وتعليقاتهم.

تم استخدام W1118 الذباب البالغ واليرقات الثالثة في هذه الدراسة.
1. التحضير التجريبي
ملاحظة: ساحة مفتوحة المجال لتتبع حركة ذبابة الفاكهة مصنوعة من هلام السيليكا عديم اللون والرائحة.
<ol><li>امزج الكاشف A والكاشف B بنسبة 1:10 ، وفقا لتعليمات ال...

<ol>
	<li>Ham, S. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Loss+of+UCHL1+rescues+the+defects+related+to+Parkinson's+disease+by+suppressing+glycolysis.">Loss of UCHL1 rescues the defects related to Parkinson's disease by suppressing glycolysis.</a> Science Advances. 7 (28), (2021).</li><li>Algarve, T. D., Assmann, C. E., Aigaki, T., da Cruz, I. B. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Parental+and+preimaginal+exposure+to+methylmercury+disrupts+locomotor+activity+and+circadian+rhythm+of+adult+Drosophila+melanogaster.">Parental and preimaginal exposure to methylmercury disrupts locomotor activity and circadian rhythm of adult Drosophila melanogaster.</a> Drug and Chemical Toxicology. 43 (3), 255-265 (2020).</li><li>Jones, M. A., Grotewiel, M. <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+age-related+impairment+in+locomotor+and+other+behaviors.">Drosophila as a model for age-related impairment in locomotor and other behaviors.</a> Experimental Gerontology. 46 (5), 320-325 (2011).</li><li>Yamaguchi, M., Yoshida, H. <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+organism.">Drosophila as a model organism.</a> Advances in Experimental Medicine and Biology. 1076, 1-10 (2018).</li><li>Rothenfluh, A., 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=Drugs,+files,+and+videotape:+the+effects+of+ethanol+and+cocaine+on+Drosophila+locomotion.">Drugs, files, and videotape: the effects of ethanol and cocaine on Drosophila locomotion.</a> Current Opinion in Neurobiology. 12 (6), 639-645 (2002).</li><li>Tsuda, L., Lim, Y. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Alzheimer's+disease+model+system+using+Drosophila.">Alzheimer's disease model system using Drosophila.</a> Advances in Experimental Medicine and Biology. 1076, 25-40 (2018).</li><li>Dung, V. M., Thao, D. T. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Parkinson's+disease+model.">Parkinson's disease model.</a> Advances in Experimental Medicine and Biology. 1076, 41-61 (2018).</li><li>Liguori, F., Amadio, S., Volonte, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fly+for+ALS:+Drosophila+modeling+on+the+route+to+amyotrophic+lateral+sclerosis+modifiers.">Fly for ALS: Drosophila modeling on the route to amyotrophic lateral sclerosis modifiers.</a> Cellular and Molecular Life Sciences. 78 (17-18), 6143-6160 (2021).</li><li>Cao, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+automated+rapid+iterative+negative+geotaxis+assay+for+analyzing+adult+climbing+behavior+in+a+Drosophila+model+of+neurodegeneration.">An automated rapid iterative negative geotaxis assay for analyzing adult climbing behavior in a Drosophila model of neurodegeneration.</a> Journal of Visualized Experiments. (127), 56507 (2017).</li><li>Eidhof, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-throughput+analysis+of+locomotor+behavior+in+the+Drosophila+island+assay.">High-throughput analysis of locomotor behavior in the Drosophila island assay.</a> Journal of Visualized Experiments. (129), 55892 (2017).</li><li>Scaplen, K. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Automated+real-time+quantification+of+group+locomotor+activity+in+Drosophila+melanogaster.">Automated real-time quantification of group locomotor activity in Drosophila melanogaster.</a> Scientific Reports. 9 (1), 4427 (2019).</li><li>Werkhoven, Z., Rohrsen, C., Qin, C., Brembs, B., de Bivort, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MARGO+(Massively+Automated+Real-time+GUI+for+Object-tracking),+a+platform+for+high-throughput+ethology.">MARGO (Massively Automated Real-time GUI for Object-tracking), a platform for high-throughput ethology.</a> PLoS One. 14 (11), e0224243 (2019).</li><li>Gargano, J. W., Martin, I., Bhandari, P., Grotewiel, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+iterative+negative+geotaxis+(RING):+a+new+method+for+assessing+age-related+locomotor+decline+in+Drosophila.">Rapid iterative negative geotaxis (RING): a new method for assessing age-related locomotor decline in Drosophila.</a> Experimental Gerontology. 40 (5), 386-395 (2005).</li><li>Cichewicz, K., Hirsh, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=ShinyR-DAM:+a+program+analyzing+Drosophila+activity,+sleep+and+circadian+rhythms.">ShinyR-DAM: a program analyzing Drosophila activity, sleep and circadian rhythms.</a> Communications Biology. 1, 25 (2018).</li><li>McParland, A. L., Follansbee, T. L., Ganter, G. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+larval+activity+in+the+Drosophila+activity+monitor.">Measurement of larval activity in the Drosophila activity monitor.</a> Journal of Visualized Experiments. 98, e52684 (2015).</li><li>Walter, T., Couzin, I. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=TRex,+a+fast+multi-animal+tracking+system+with+markerless+identification,+and+2D+estimation+of+posture+and+visual+fields.">TRex, a fast multi-animal tracking system with markerless identification, and 2D estimation of posture and visual fields.</a> eLife. 10, (2021).</li><li>Maia Chagas, A., Prieto-Godino, L. L., Arrenberg, A. B., Baden, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+&#8364;100+lab:+A+3D-printable+open-source+platform+for+fluorescence+microscopy,+optogenetics,+and+accurate+temperature+control+during+behaviour+of+zebrafish,+Drosophila,+and+Caenorhabditis+elegans.">The &#8364;100 lab: A 3D-printable open-source platform for fluorescence microscopy, optogenetics, and accurate temperature control during behaviour of zebrafish, Drosophila, and Caenorhabditis elegans.</a> PLoS Biology. 15 (7), e2002702 (2017).</li><li>Nichols, C. D., Becnel, J., Pandey, U. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Methods+to+assay+Drosophila+behavior.">Methods to assay Drosophila behavior.</a> Journal of Visualized Experiments. (61), (2012).</li><li>Xiao, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Methods+to+assay+the+behavior+of+Drosophila+melanogaster+for+toxicity+study.">Methods to assay the behavior of Drosophila melanogaster for toxicity study.</a> Methods in Molecular Biology. 2326, 47-54 (2021).</li><li>Schindelin, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fiji:+an+open-source+platform+for+biological-image+analysis.">Fiji: an open-source platform for biological-image analysis.</a> Nature Methods. 9 (7), 676-682 (2012).</li><li>Johnson, M. E., Bobrovskaya, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+update+on+the+rotenone+models+of+Parkinson's+disease:+their+ability+to+reproduce+the+features+of+clinical+disease+and+model+gene-environment+interactions.">An update on the rotenone models of Parkinson's disease: their ability to reproduce the features of clinical disease and model gene-environment interactions.</a> Neurotoxicology. 46, 101-116 (2015).</li><li>Coulom, H., Birman, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chronic+exposure+to+rotenone+models+sporadic+Parkinson's+disease+in+Drosophila+melanogaster.">Chronic exposure to rotenone models sporadic Parkinson's disease in Drosophila melanogaster.</a> The Journal of Neuroscience. 24 (48), 10993-10998 (2004).</li><li>Kumar, P. P., Bawani, S. S., Anandhi, D. U., Prashanth, K. V. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rotenone+mediated+developmental+toxicity+in+Drosophila+melanogaster.">Rotenone mediated developmental toxicity in Drosophila melanogaster.</a> Environmental Toxicology and Pharmacology. 93, 103892 (2022).</li><li>Gulyas, M., Bencsik, N., Pusztai, S., Liliom, H., Schlett, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=AnimalTracker:+an+ImageJ-based+tracking+API+to+create+a+customized+behaviour+analyser+program.">AnimalTracker: an ImageJ-based tracking API to create a customized behaviour analyser program.</a> Neuroinformatics. 14 (4), 479-481 (2016).</li><li>Qu, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=EasyFlyTracker:+a+simple+video+tracking+Python+package+for+analyzing+adult+Drosophila+locomotor+and+sleep+activity+to+facilitate+revealing+the+effect+of+psychiatric+drugs.">EasyFlyTracker: a simple video tracking Python package for analyzing adult Drosophila locomotor and sleep activity to facilitate revealing the effect of psychiatric drugs.</a> Frontiers in Behavioral Neuroscience. 15, 809665 (2022).</li><li>Yarwais, Z. H., Najmalddin, H. O., Omar, Z. J., Mohammed, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Automated+data+collection+of+Drosophila+movement+behaviour+assays+using+computer+vision+in+Python.">Automated data collection of Drosophila movement behaviour assays using computer vision in Python.</a> International Journal of Innovative Approaches in Science Research. 4 (1), 15-22 (2020).</li></ol>

لقد صممنا طريقة ، تستند إلى مادة AnimalTracker API مفتوحة المصدر المتوافقة مع برنامج معالجة الصور في فيجي ، والتي يمكن أن تمكن الباحثين من تقييم النشاط الحركي بشكل منهجي من خلال تتبع كل من الذباب اليرقي البالغ والفردي. AnimalTracke هي أداة مكتوبة بلغة Java يمكن دمجها بسهولة في قواعد البيانات الح...

يوفر ذبابة الفاكهة الميلانية كائنا نموذجيا ممتازا للتحقيق في الوظائف الخلوية والجزيئية في نماذج الأمراض العصبية التي تم إنشاؤها بواسطة التعديل الجيني1 ، والعلاج الدوائي2 ، والشيخوخة3. إن الحفظ العالي للمسارات البيولوجية والخصائص الفيزيائية والجينات المتجانسة المرتبطة بالأمراض بين البشر وذبابة الفاكهة يجعل ذبابة الفاكهة تقليدا مثاليا من المستوى الجزيئي إلى المستوى السلوكي4. في العديد من نماذج الأمراض ، يعد النقص السلوكي مؤشرا مهما ، حيث يوفر نموذجا مفيدا لمختلف اعتلالات الأعصاب البشرية 5,6. يستخدم ذبابة الفاكهة الآن لدراسة العديد من الأمراض البشرية ، والنمو العصبي ، والأمراض التنكسية العصبية مثل مرض باركنسون والتصلب الجانبي الضموري7،8. يعد اكتشاف القدرة الحركية لنماذج المرض أمرا بالغ الأهمية لفهم التقدم الممرض وقد يوفر ارتباطا ظاهريا بالآليات الجزيئية الكامنة وراء عملية المرض.
في الآونة الأخيرة ، تم تطوير أدوات برمجية متاحة تجاريا وبرامج فعالة من حيث التكلفة لاستراتيجيات الكشف عن ذبابة الفاكهة الحركية ، مثل الاختبار عالي الإنتاجية في الذباب المجمع9,10 وقياس الحركة في الوقت الفعلي11,12. أحد هذه الأساليب التقليدية هو الانجذاب الجغرافي السلبي التفاعلي السريع (RING) ، والذي يطلق عليه أيضا مقايسة التسلق ، والذي يتضمن قنوات متعددة تسمح باحتواء عدد كبير من الذباب من نفس الجنس والعمر ، مما يقلل من التباين أثناء جمع البيانات 9,13. طريقة أخرى للاختبار المسبق لتحليل السلوك الحركي هي جهاز مراقبة نشاط TriKinetics Drosophila (DAM) ، وهو جهاز يستخدم حزما متعددة للكشف عن حركة نشاط الذباب داخل أنبوب زجاجي رفيع14. يسجل الجهاز الموقع بشكل مستمر ، والذي يمثل الحركة الآلية عن طريق حساب تقاطعات الحزمة لدراسة النشاط وإيقاع الساعة البيولوجية للذباب على مدى فترة زمنية أطول15. على الرغم من أن هذه الطرق قد استخدمت على نطاق واسع في تحليل العيوب السلوكية في ذباب الفاكهة لتحديد التغيرات في الحركة السلوكية ، إلا أنها تتطلب دائما معدات اختبار خاصة أو عمليات تحليل معقدة ، وتقييد تطبيقها في بعض النماذج باستخدام جهاز محدود وبسيط. تقوم الاستراتيجيات الجماعية لتتبع الحيوانات لاختبار ذبابة الفاكهة البالغة ، مثل FlyGrAM11 واختبار جزيرة ذبابة الفاكهة 10 ، بتنفيذ التوظيف الاجتماعي والتتبع الفردي في منطقة محددة مسبقا. ومع ذلك ، قد يكون للتقييد الفردي الاجتماعي في المناطق المتحدية تأثير سلبي على الهويات في الصور ، بسبب تصادم الذباب أو تداخله. على الرغم من أن بعض الطرق القائمة على المواد مفتوحة المصدر ، مثل TRex16 و MARGO 12 و FlyPi17 ، لديها حالة طوارئ ، إلا أنها يمكن أن تتبع الذباب بسرعة مع الاستخدام المرن في الاختبارات السلوكية. ترتبط مناهج الاختبار هذه بتركيبات الأجهزة التجريبية المعقدة أو متطلبات البرامج الخاصة أو لغات الكمبيوتر الاحترافية. بالنسبة لليرقات، فإن قياس المسافة الإجمالية المقطوعة عبر عدد خطوط حدود الشبكة لكل وحدة زمنية18، أو العد التقريبي لانقباضات جدار الجسم للأفراد يدويا19، هي الطرق السائدة لتقييم قدرتها الحركية. بسبب نقص الدقة في المعدات أو الأجهزة وطرق التحليل ، قد تفلت بعض الحركة السلوكية لليرقات من الكشف ، مما يجعل من الصعب تقييم الحركة السلوكية بدقة ، وخاصة الحركة الدقيقة15.
تستخدم الطريقة المطورة الحالية واجهة برمجة تطبيقات AnimalTracker (API) ، المتوافقة مع برنامج معالجة الصور في فيجي (ImageJ) ، لإجراء تقييم منهجي للنشاط الحركي لكل من الذباب البالغ واليرقات من خلال تحليل سلوك التتبع من مقاطع الفيديو عالية الدقة (HD). فيجي هي توزيعة ImageJ برمجية مفتوحة المصدر يمكنها الجمع بين مكتبات البرامج القوية والعديد من لغات البرمجة النصية ، مما يؤدي إلى نماذج أولية سريعة لخوارزميات معالجة الصور ، مما يجعلها شائعة بين علماء الأحياء لقدراتها على تحليل الصور20. في النهج الحالي ، يتم استغلال تكامل فيجي في واجهة برمجة تطبيقات AnimalTracker لتطوير اختبار سلوكي فريد من نوعه لذبابة الفاكهة مع إدخال خوارزمية شخصية ، ويوفر خطوة مفيدة للتوثيق التفصيلي والبرامج التعليمية لدعم القدرات التحليلية القوية للسلوك الحركي (الشكل 1). للتحايل على تعقيد التحديدات الموضوعية في الصور الناتجة عن تصادم الذباب أو تداخله ، تقتصر كل ساحة على استضافة ذبابة واحدة فقط. عند تقييم دقة تتبع النهج ، تم تنفيذه لتتبع وقياس الحركات الحركية لذبابة الفاكهة التي تم إعطاؤها باستخدام عقار روتينون السام ، والذي يستخدم بشكل عام للنماذج الحيوانية لمرض باركنسون ، مما أدى في النهاية إلى اكتشاف ضعف الحركة في العلاج الدوائي21. هذه المنهجية، التي تستخدم برمجيات مفتوحة المصدر ومجانية، لا تتطلب أجهزة عالية التكلفة، ويمكنها تحليل الحركة السلوكية لذبابة الفاكهة بدقة وبشكل متكرر.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Animal tracker</td>
			<td>Hungarian Brain Research Program</td>
			<td>version: 1.7</td>
			<td>pfficial website: http://animaltracker.elte.hu/main/downloads</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Camera software</td>
			<td>Microsoft</td>
			<td>version: 2021.105.10.0</td>
			<td>built-in windows 10 system</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Computer</td>
			<td>DELL</td>
			<td>Vostro-14-5480</td>
			<td>a comupter running win 10 system is available</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Drosophila carbon dioxide anesthesia workstation</td>
			<td>Wu han Yihong technology</td>
			<td>#YHDFPCO2-018</td>
			<td>official website: http://www.yhkjwh.com/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fiji software</td>
			<td>Fiji team</td>
			<td>version: 1.53v</td>
			<td>official website: https://fiji.sc/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Format factory software</td>
			<td>Pcfreetime</td>
			<td>version: X64 5.4.5</td>
			<td>official website: http://www.pcfreetime.com/formatfactory/CN/index.html</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Graph pad prism</td>
			<td>GraphPad Software</td>
			<td>version: 8.0.2</td>
			<td>official website: https://www.graphpad-prism.cn</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hight definition camera</td>
			<td>TTQ</td>
			<td>Jingwang2 (HD1080P F1.6 6-60mm)</td>
			<td>official website: http://www.ttq100.com/product_show.php?id=35</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Office software</td>
			<td>Microsoft</td>
			<td>version: office 2019</td>
			<td>official website: https://www.microsoftstore.com.cn/software/office</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Petri dish</td>
			<td>Bkman</td>
			<td>110301003</td>
			<td>size: 60 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silica gel</td>
			<td>DOW</td>
			<td>SYLGARD 184 Silicone Elastomer Kit</td>
			<td>Mix well according to the instructions</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium bicarbonate</td>
			<td>Macklin</td>
			<td>#144-55-8</td>
			<td>Mix well with silica gel</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a simple technique to assay locomotor activity in drosophila

ذبابة الفاكهة الميلانية هي كائن نموذجي مثالي لدراسة الأمراض المختلفة بسبب وفرة تقنيات التلاعب الجيني المتقدمة والسمات السلوكية المتنوعة. يعد تحديد النقص السلوكي في النماذج الحيوانية مقياسا حاسما لشدة المرض ، على سبيل المثال ، في الأمراض التنكسية العصبية حيث يعاني المرضى غالبا من ضعف في الوظيفة الحركية. ومع ذلك ، مع توفر أنظمة مختلفة لتتبع وتقييم العجز الحركي في نماذج الذباب ، مثل الأفراد المعالجين بالعقاقير أو المحورة وراثيا ، لا يزال هناك نقص في نظام اقتصادي وسهل الاستخدام للتقييم الدقيق من زوايا متعددة. تم تطوير طريقة تعتمد على واجهة برمجة تطبيق AnimalTracker (API) هنا ، وهي متوافقة مع برنامج معالجة الصور في فيجي ، لإجراء تقييم منهجي لأنشطة حركة كل من الأفراد البالغين واليرقات من الفيديو المسجل ، مما يسمح بتحليل سلوك التتبع الخاص بهم. لا تتطلب هذه الطريقة سوى كاميرا عالية الدقة وتكامل الأجهزة الطرفية للكمبيوتر لتسجيل السلوك وتحليله ، مما يجعلها نهجا فعالا وبأسعار معقولة لفحص نماذج الذباب ذات أوجه القصور السلوكية المعدلة وراثيا أو البيئية. يتم إعطاء أمثلة على الاختبارات السلوكية باستخدام الذباب المعالج دوائيا لإظهار كيف يمكن للتقنيات اكتشاف التغيرات السلوكية في كل من الذباب البالغ واليرقات بطريقة متكررة للغاية.

في هذه الدراسة ، تم فحص العجز الحركي في الذباب البالغ واليرقات الثالثة المعالجة بالروتينون ومقارنتها في نشاطها الحركي بذبابة التحكم التي تتغذى على مذيب الدواء ثنائي ميثيل سلفوكسيد (DMSO). ثبت أن العلاج بالروتينون في ذبابة الفاكهة يسبب فقدان الخلايا العصبية الدوبامينية في الدماغ<sup class=...

Watch this Scientific Journal Video about A Simple Technique to Assay Locomotor Activity in Drosophila at JoVE.com

A Simple Technique to Assay Locomotor Activity in Drosophila

يقيم هذا البروتوكول النشاط الحركي لذبابة الفاكهة من خلال تتبع وتحليل حركة الذباب في ساحة مصنوعة يدويا باستخدام برنامج مفتوح المصدر فيجي ، متوافق مع المكونات الإضافية لتقسيم وحدات البكسل لكل إطار بناء على تسجيل فيديو عالي الدقة لحساب معلمات السرعة والمسافة وما إلى ذلك.

تقنية بسيطة لفحص النشاط الحركي في ذبابة الفاكهة

Drosophila melanogaster is an ideal model organism for studying various diseases due to its abundance of advanced genetic manipulation techniques and ...

تعتمد الطريقة على برنامج مفتوح المصدر لتقييم الأنشطة الحركية المحلية بشكل منهجي لسلوك التتبع للبالغين وذباب اليرقات من الفيديو المسجل. تتطلب هذه الطريقة تكامل الجهاز منخفض التكلفة لتسجيل السلوك وتحليله ، مما يجعله نهجا فعالا وبأسعار معقولة لفحص حركة الذباب. يتم استخدام هذه التقنية لتحديد التعديل السلوكي في نموذج ذبابة لمرض بشري مع ضعف الحركة المحلية ، ولكنها ليست مناسبة لعلاج المرض أو الإعاقات أو الصعوبات.من الضروري مسح نافذة الفيديو ذات الصلة أثناء عملية التحليل ، وهي نافذة الفيديو الأصلية ونافذة المعالجة. للبدء ، قم بخلط الكاشف A والكاشف B من مجموعة السيليكا بنسبة واحد إلى 10 ، وفقا لتعليمات الشركة الصانعة ، لإعداد ساحة المجال المفتوح لتتبع حركة ذبابة الفاكهة. بعد ذلك ، اضبط الكاميرا عالية الدقة على حامل ثلاثي القوائم ، واضبطها بحيث تكون عدسة الكاميرا عمودية على سطح ساحة السيليكا.ثم افتح الفيديو مع فيجي. اسحب شريط التقدم إلى الإطار الأولي ووافق ضمنيا. اختر الجسم الكامل للذبابة باستخدام أداة الاختيار اليدوية.انقر فوق الصورة والضبط والسطوع والتباين لضبط توازن اللون الأبيض حتى تقترب القيمة الرمادية للمنطقة المحددة من الخلفية العريضة. نقل ذبابة مخدر إلى الساحة الميدان المفتوح. بمجرد أن تتعافى الذبابة من التخدير ، ضع طبق الساحة مع الذبابة تحت الكاميرا ورجها بسرعة من جانب إلى آخر للتأكد من أن الذبابة تتحرك عند بدء التسجيل.اضغط على زر التسجيل في تطبيق الكاميرا لبدء تسجيل الفيديو. عند الانتهاء من التسجيل ، اضغط على زر الإيقاف لإنهاء تسجيل الفيديو. قم بتحويل مقاطع الفيديو المسجلة إلى تنسيق AVI باستخدام ترميز M-J الوثني بحيث يمكن فتحها وتحليلها باستخدام فيجي.اضبط أيضا الإطارات في الثانية من الفيديو على 15 إطارا في الثانية للذباب البالغ و 12 إطارا في الثانية لليرقات. لفتح الفيديو مع فيجي ، حدد الخيارين ، استخدم المكدس الافتراضي وقم بالتحويل إلى مقياس رمادي ، في النافذة المنبثقة. احصل على نافذة معالجة باستخدام أداة تعيين الصورة النشطة للمكون الإضافي لتعقب الحيوانات ، وقم بإنشاء منطقة تتبع تدور حول الساحة في نافذة الفيديو الأصلية ، باستخدام الأداة البيضاوية.قم بتعيين عوامل التصفية ومعلمات المرشحين لأول إطار فارغ في نافذة المعالجة. ثم حدد الإطار التالي في نافذة الفيديو الأصلية ، واختر السطح المصفى لنافذة المعالجة. بمجرد تحديد نافذة معالجة تمت تصفيتها ، استخدم أداة العتبة المحددة لتحويل ذبابة المسالك بملف تعريف أحمر ، مغطى في نافذة المعالجة.ثم استخدم كاشف النقطة المحدد للسماح للكمبيوتر بالتعرف على الذبابة بملف تعريف أحمر ، مغطى في نافذة المعالجة. اضبط الإطار الأخير للذبابة أو اليرقات البالغة ، كما هو موضح في مخطوطة النص. استخدم أداة إظهار الكائنات الثنائية كبيرة الحجم لتقديم مستطيل تتبع في نافذة الفيديو الأصلية.ابدأ التتبع وقم بتصدير ملف التتبع بعد اكتمال المراقبة. قم بتحميل ملفات المسار والمنطقة باستخدام المكون الإضافي لتعقب الحيوانات ومحلل التتبع. حدد الفهرس المطلوب باستخدام إعدادات المنطقة ، وقم بتغيير إعدادات المعلمة.احسب وقت الفاصل الزمني للإطار باستخدام معدل الإطارات. إنتاج مخططات التحليل الكمي باستخدام برنامج جداول البيانات ومنشور لوحة الرسم البياني ، بعد تحليلها في محلل التتبع. افتح ملف المسار.انسخ جميع الإحداثيات إلى Microsoft Office Excel وقم بتقسيم الخلايا باستخدام مفتاح المسافة. لحساب وقت الجمود لكل فاصل إطار، حدد جميع النتائج المحسوبة وأدرج مخططا عموديا لعرض وقت الجمود بشكل مرئي بهامش المخطط العمودي بأكمله. لتوضيح التغييرات في زاوية الاتجاه ، حدد جميع النتائج المحسوبة وأدخل مخططا مبعثرا.كان لدى الذباب البالغ ويرقات Instar الثالثة ، المعالجة بالروتينون ، عجز حركي كبير مقارنة بذباب التحكم ، الذي يتغذى على مذيب DMSO. أظهر التحليل الكمي لعلاج Rotenone في الذباب البالغ انخفاضا كبيرا في المسافة المقطوعة والسرعة المتوسطة. وزيادة كبيرة في وقت الجمود.أظهرت الرسوم البيانية التمثيلية قمم أقل لسرعة الحركة لكل فاصل إطار في الذباب الذي تم تغذيته بالروتينون مقارنة بتلك الموجودة في المجموعة الضابطة ، مما يشير إلى شدة عجز النشاط الحركي. كما أظهر عمود الجمود المؤسسي للبكسل المتحرك لكل إطار حركة أقل بكثير في غضون دقيقة واحدة للذباب الذي يتغذى على Rotenone ، مقارنة بذباب التحكم. كما كشفت الرسوم البيانية التمثيلية التي توضح تغيرات الزاوية المتحركة لاتجاه الروتينون ، والحيوانات الضابطة ، عن تغيرات في الاتجاه الذي اختاره الذباب.وقد لوحظت نتائج مماثلة ليرقات Instar الثالثة. كشفت النتائج أن الحركة السلوكية لتتبع اليرقات التي تغذت على روتينون كانت ضعيفة بشكل كبير مقارنة بالسيطرة. الخطوة الأكثر أهمية في عملية التحليل هي تشكيل أول إطار فارغ ، لأنه دليل على ما إذا كان البرنامج يمكنه التحقق بشكل فعال.يمكن أن تسمح هذه التقنية للباحثين بالتعمق في الآلية الأساسية للعيوب المتعددة ، مثل إصابة الأعصاب أو العضلات.

a-simple-technique-to-assay-locomotor-activity-in-drosophila

Research

JoVE Journal

Behavior

A Simple Technique to Assay Locomotor Activity in Drosophila

Mouse Short- and Long-term Locomotor Activity Analyzed by Video Tracking Software

Locomotor activity (LMA) is a simple and easily performed measurement of behavior in mice and other rodents. Improvements in video tracking software (VTS) have allowed it to be coupled to LMA testing, dramatically improving specificity and sensitivity when compared to the line crossings method with manual scoring. In addition, VTS enables high-throughput experimentation. While similar to automated video tracking used for the open field test (OFT), LMA testing is unique in that it allows mice to remain in their home cage and does not utilize the anxiogenic stimulus of bright lighting during the active phase of the light-dark cycle. Traditionally, LMA has been used for short periods of time (mins), while longer movement studies (hrs-days) have often used implanted transmitters and biotelemetry. With the option of real-time tracking, long-, like short-term LMA testing, can now be conducted using videography. Long-term LMA testing requires a specialized, but easily constructed, cage so that food and water (which is usually positioned on the cage top) does not obstruct videography. Importantly, videography and VTS allows for the quantification of parameters, such as path of mouse movement, that are difficult or unfeasible to measure with line crossing and/or biotelemetry. In sum, LMA testing coupled to VTS affords a more complete description of mouse movement and the ability to examine locomotion over an extended period of time.

Locomotor activity (LMA) is a simple and easily performed measurement of behavior in mice. Coupling of video tracking software (VTS) and LMA allows for the improvement of specificity and sensitivity, especially when compared with the manual, line crossing method of LMA analysis. Additionally VTS allows long-term tracking of mouse LMA.

الماوس قصيرة وطويلة الأجل الحركي نشاط تحليلها بواسطة برامج تتبع فيديو

Locomotor  activity (LMA) is a simple and easily performed measurement of behavior in mice  and other rodents. Improvements in video tracking software ...

Behavioral and Locomotor Measurements Using an Open Field Activity Monitoring System for Skeletal Muscle Diseases

The open field activity monitoring system comprehensively assesses locomotor and behavioral activity levels of mice. It is a useful tool for assessing locomotive impairment in animal models of neuromuscular disease and efficacy of therapeutic drugs that may improve locomotion and/or muscle function. The open field activity measurement provides a different measure than muscle strength, which is commonly assessed by grip strength measurements. It can also show how drugs may affect other body systems as well when used with additional outcome measures. In addition, measures such as total distance traveled mirror the 6 min walk test, a clinical trial outcome measure. However, open field activity monitoring is also associated with significant challenges: Open field activity measurements vary according to animal strain, age, sex, and circadian rhythm. In addition, room temperature, humidity, lighting, noise, and even odor can affect assessment outcomes. Overall, this manuscript provides a well-tested and standardized open field activity SOP for preclinical trials in animal models of neuromuscular diseases. We provide a discussion of important considerations, typical results, data analysis, and detail the strengths and weaknesses of open field testing. In addition, we provide recommendations for optimal study design when using open field activity in a preclinical trial.

Open field activity levels are used to assess locomotive and behavioral activity levels. This protocol provides a well-designed, standardized protocol to use in preclinical trials for neuromuscular disorders.

القياسات السلوكية والحركي عن طريق حقل نظام رصد نشاط مفتوح للأمراض العضلات الهيكلية

The open field activity monitoring system comprehensively assesses locomotor and behavioral activity levels of mice. It is a useful tool for assessing ...

Use of the Open Field Maze to Measure Locomotor and Anxiety-like Behavior in Mice

Animal models have proven to be invaluable to researchers trying to answer questions regarding the mechanisms of behavior. The Open Field Maze is one of the most commonly used platforms to measure behaviors in animal models. It is a fast and relatively easy test that provides a variety of behavioral information ranging from general ambulatory ability to data regarding the emotionality of the subject animal. As it relates to rodent models, the procedure allows the study of different strains of mice or rats both laboratory bred and wild-captured. The technique also readily lends itself to the investigation of different pharmacological compounds for anxiolytic or anxiogenic effects. Here, a protocol for use of the open field maze to describe mouse behaviors is detailed and a simple analysis of general locomotor ability and anxiety-related emotional behaviors between two strains of C57BL/6 mice is performed. Briefly, using the described protocol we show Wild Type mice exhibited significantly less anxiety related behaviors than did age-matched Knock Out mice while both strains exhibited similar ambulatory ability.

A protocol is provided to use an Open Field Maze to access general locomotor activity, anxiety and emotionality in a laboratory mouse model.

استخدام فتح المتاهة ميدانية لقياس الحركي والقلق تشبه السلوك في الفئران

Animal models have proven to be invaluable to researchers trying to answer questions regarding the mechanisms of behavior. The Open Field Maze is one of ...

The Treadmill Fatigue Test: A Simple, High-throughput Assay of Fatigue-like Behavior for the Mouse

Fatigue is a prominent symptom in many diseases and disorders and reduces quality of life for many people. The lack of clear pathogenesis and failure of current interventions to adequately treat fatigue in all patients leaves a need for new treatment options. Despite the therapeutic need and importance of preclinical research in helping identify promising novel treatments, few preclinical assays of fatigue are available. Moreover, the most common preclinical assay used to assess fatigue-like behavior, voluntary wheel running, is not suitable for use with some strains of mice, may not be sensitive to drugs that reduce fatigue, and has relatively low throughput. The current protocol describes a novel, non-voluntary preclinical assay of fatigue-like behavior, the treadmill fatigue test, and provides evidence of its efficacy in detecting fatigue-like behavior in mice treated with a chemotherapy drug known to cause fatigue in humans and fatigue-like behavior in animals. This assay may be a beneficial alternative to wheel running, as fatigue-like behavior and potential interventions can be assessed in a greater number of mice over a shorter time frame, thus permitting faster discovery of new therapeutic options.

Fatigue is a common, undertreated and frequently poorly-understood symptom in many diseases and disorders. New preclinical assays of fatigue may help to improve current understanding and future treatment of fatigue. To that end, the current protocol provides a novel means of measuring fatigue-like behavior in the mouse.

المطحنة التعب الاختبار: مقايسة بسيطة، عالية الإنتاجية من التعب مثل سلوك للماوس

Fatigue is a prominent symptom in many diseases and disorders and reduces quality of life for many people. The lack of clear pathogenesis and failure of ...

Using a Split-belt Treadmill to Evaluate Generalization of Human Locomotor Adaptation

Understanding the mechanisms underlying locomotor learning helps researchers and clinicians optimize gait retraining as part of motor rehabilitation. However, studying human locomotor learning can be challenging. During infancy and childhood, the neuromuscular system is quite immature, and it is unlikely that locomotor learning during early stages of development is governed by the same mechanisms as in adulthood. By the time humans reach maturity, they are so proficient at walking that it is difficult to come up with a sufficiently novel task to study de novo locomotor learning. The split-belt treadmill, which has two belts that can drive each leg at a different speed, enables the study of both short- (i.e., immediate) and long-term (i.e., over minutes-days; a form of motor learning) gait modifications in response to a novel change in the walking environment. Individuals can easily be screened for previous exposure to the split-belt treadmill, thus ensuring that all experimental participants have no (or equivalent) prior experience. This paper describes a typical split-belt treadmill adaptation protocol that incorporates testing methods to quantify locomotor learning and generalization of this learning to other walking contexts. A discussion of important considerations for designing split-belt treadmill experiments follows, including factors like treadmill belt speeds, rest breaks, and distractors. Additionally, potential but understudied confounding variables (e.g., arm movements, prior experience) are considered in the discussion.

We describe a protocol for investigating human locomotor adaptation using the split-belt treadmill, which has two belts that can drive each leg at a different speed. We specifically focus on a paradigm designed to test the generalization of adapted locomotor patterns to different walking contexts (e.g., gait speeds, walking environments).

استخدام حلقة مفرغة سبليت-حزام لتقييم تعميم التكيف الحركي البشري

Understanding the mechanisms underlying locomotor learning helps researchers and clinicians optimize gait retraining as part of motor rehabilitation. ...

A Method to Test the Effect of Environmental Cues on Mating Behavior in Drosophila melanogaster

An individual's sexual drive is influenced by genotype, experience and environmental conditions. How these factors interact to modulate sexual behaviors remains poorly understood. In Drosophila melanogaster, environmental cues, such as food availability, affect mating activity offering a tractable system to investigate the mechanisms modulating sexual behavior. In D. melanogaster, environmental cues are often sensed via the chemosensory gustatory and olfactory systems. Here, we present a method to test the effect of environmental chemical cues on mating behavior. The assay consists of a small mating arena containing food medium and a mating couple. The mating frequency for each couple is continuously monitored for 24 h. Here we present the applicability of this assay to test environmental compounds from an external source through a pressurized air system as well as manipulation of the environmental components directly in the mating arena. The use of a pressurized air system is especially useful to test the effect of very volatile compounds, while manipulating components directly in the mating arena can be of value to ascertain a compound's presence. This assay can be adapted to answer questions about the influence of genetic and environmental cues on mating behavior and fecundity as well as other male and female reproductive behaviors.

A Method to Test the Effect of Environmental Cues on Mating Behavior in Drosophila melanogaster

We demonstrate an assay to analyze the environmental and genetic cues that influence mating behavior in the fruit fly Drosophila melanogaster.

وهناك طريقة لاختبار تأثير الإشارات البيئية على سلوك التزاوج في<em&gt; ذبابة الفاكهة ميلانوغاستر</em

An individual's sexual drive is influenced by genotype, experience and environmental conditions. How these factors interact to modulate sexual behaviors ...

A Computational Method to Quantify Fly Circadian Activity

In most animals and plants, circadian clocks orchestrate behavioral and molecular processes and synchronize them to the daily light-dark cycle. Fundamental mechanisms that underlie this temporal control are widely studied using the fruit fly Drosophila melanogaster as a model organism. In flies, the clock is typically studied by analyzing multiday locomotor recording. Such a recording shows a complex bimodal pattern with two peaks of activity: a morning peak that happens around dawn, and an evening peak that happens around dusk. These two peaks together form a waveform that is very different from sinusoidal oscillations observed in clock genes, suggesting that mechanisms in addition to the clock have profound effects in producing the observed patterns in behavioral data. Here we provide instructions on using a recently developed computational method that mathematically describes temporal patterns in fly activity. The method fits activity data with a model waveform that consists of four exponential terms and nine independent parameters that fully describe the shape and size of the morning and evening peaks of activity. The extracted parameters can help elucidate the kinetic mechanisms of substrates that underlie the commonly observed bimodal activity patterns in fly locomotor rhythms.

A method to quantify the main temporal features seen in fly circadian locomotor rhythms is presented. The quantification is achieved by fitting fly activity with a multi-parametric model waveform. The model parameters describe the shape and size of the morning and evening peaks of daily activity.

طريقة حسابية لقياس النشاط الإيقاعية يطير

In most animals and plants, circadian clocks orchestrate behavioral and molecular processes and synchronize them to the daily light-dark cycle. ...

Application of MultiColor FlpOut Technique to Study High Resolution Single Cell Morphologies and Cell Interactions of Glia in Drosophila

Cells display different morphologies and complex anatomical relationships. How do cells interact with their neighbors? Do the interactions differ between cell types or even within a given type? What kinds of spatial rules do they follow? The answers to such fundamental questions in vivo have been hampered so far by a lack of tools for high resolution single cell labeling. Here, a detailed protocol to target single cells with a MultiColor FlpOut (MCFO) technique is provided. This method relies on three differently tagged reporters (HA, FLAG and V5) under UAS control that are kept silent by a transcriptional terminator flanked by two FRT sites (FRT-stop-FRT). A heat shock pulse induces the expression of a heat shock-induced Flp recombinase, which randomly removes the FRT-stop-FRT cassettes in individual cells: expression occurs only in cells that also express a GAL4 driver. This leads to an array of differently colored cells of a given cell type that allows the visualization of individual cell morphologies at high resolution. As an example, the MCFO technique can be combined with specific glial GAL4 drivers to visualize the morphologies of the different glial subtypes in the adult Drosophila brain.

Application of MultiColor FlpOut Technique to Study High Resolution Single Cell Morphologies and Cell Interactions of Glia in Drosophila

Cells display different morphologies and establish a variety of interactions with their neighbors. This protocol describes how to reveal the morphology of single cells and to investigate cell-cell interaction by using the well-established Gal4/UAS expression system.

تطبيق متعدد الألوان فلبوت تقنية لدراسة عالية الدقة مورفولوجيس وحيد الخلية والتفاعلات بين الخلايا لإطلاق في المورفولوجية

Cells display different morphologies and complex anatomical relationships. How do cells interact with their neighbors? Do the interactions differ between ...

An Automated Rapid Iterative Negative Geotaxis Assay for Analyzing Adult Climbing Behavior in a Drosophila Model of Neurodegeneration

Neurodegenerative diseases are frequently associated with a progressive loss of movement ability, reduced life span, and age-dependent neurodegeneration. To understand the mechanism of these cellular events, and their causal relationships with each other, Drosophila melanogaster, with its sophisticated genetic tools and diverse behavioral features, are used as disease models for assessing neurodegenerative phenotypes. Here we describe a high-throughput method to analyze Drosophila adult negative geotaxis behavior, as an indication for possible motor defects associated with neurodegeneration. An automated machine is designed and developed to drive fly synchronization using an initial electric impulse, later allowing the recording of negative geotaxis behavior over a course of secs to mins. Images from the digitally recorded video are then processed with the self-designed RflyDetection software for statistical data manipulation. Different from the manually controlled negative geotaxis assay based on single fly, this precise, fast, and high-throughput protocol allows data acquisition from more than hundreds of flies simultaneously, providing an efficient approach to advance our understanding in the underlying mechanism of locomotor deficits associated with neurodegeneration.

An Automated Rapid Iterative Negative Geotaxis Assay for Analyzing Adult Climbing Behavior in a Drosophila Model of Neurodegeneration

This step-by-step protocol analyzes Drosophila negative geotaxis behavior using an automated multi-cylinder system that hosts hundreds of flies and synchronizes their action by an electric motor. Upon synchronization, fly negative geotaxis behavior is assayed, digitally recorded, and analyzed using the self-designed RflyDetection software.

فحص الآلي سريع جيوتاكسيس سلبية متكررة لتحليل سلوك التسلق الكبار في نموذج المورفولوجية نيوروديجينيريشن

Neurodegenerative diseases are frequently associated with a progressive loss of movement ability, reduced life span, and age-dependent neurodegeneration. ...

A Simple and Low-cost Assay for Measuring Ambulation in Mouse Models of Muscular Dystrophy

Measuring functional outcomes in the treatment of muscular dystrophy is an essential aspect of preclinical testing. The assessment of voluntary ambulation in mouse models is a non-invasive and reproducible activity assay that is directly analogous to measures of patient ambulation such as the 6-minute walk test and related mobility scores. Many common methods for testing mouse ambulation speed and distance are based on the open field test, where an animal&#39;s free movement within an arena is measured over time. One major downside to this approach is that commercial software and equipment for high-resolution motion tracking is expensive and may require transferring mice to specialized facilities for testing. Here, we describe a low-cost, video-based system for measuring mouse ambulation that utilizes free and open-source software. Using this protocol, we demonstrate that voluntary ambulation in the dystrophin-null mdx mouse model for Duchenne muscular dystrophy (DMD) is decreased relative to wild-type mouse activity. In mdx mice expressing the utrophin transgene, these activity deficits are not observed and the total distance traveled is indistinguishable from wild-type mice. This method is effective for measuring changes in voluntary ambulation associated with dystrophic pathology, and provides a versatile platform that can be readily adapted to diverse research settings.

This protocol describes a flexible, low-cost system for measuring mouse ambulation in an open field activity assay. We show that a 6-minute ambulation assay based on this system detects a decrease in voluntary movement in mdx mice, and accurately distinguishes improvement in a muscle-specific rescue of these animals.

مقايسة بسيطة ومنخفضة التكلفة لقياس أمبوليشن في نماذج الماوس من ضمور العضلات

Measuring functional outcomes in the treatment of muscular dystrophy is an essential aspect of preclinical testing. The assessment of voluntary ambulation ...