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

עבודה זו נתמכה על ידי קרן שיגור מיוחדת מאוניברסיטת סוצ'ו והקרן הלאומית למדע של סין (NSFC) (82171414). אנו מודים לחברי המעבדה של פרופ' צ'ון-פנג ליו על הדיון וההערות.

W1118 זבובים בוגרים וזחלי כוכב שלישי שימשו במחקר הנוכחי.
1. הכנה ניסיונית
הערה: זירת שדה פתוח למעקב אחר תנועה של דרוזופילה עשויה מג'ל סיליקה חסר צבע וריח.
<ol><li>מערבבים מגיב A וריאגנט B ביחס של 1:10, בהתאם להוראות היצרן לערכת הסיליקה (ראה ...

<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>

תכננו שיטה, המבוססת על חומר הקוד הפתוח AnimalTracker API התואם לתוכנית עיבוד התמונה של פיג'י, שיכולה לאפשר לחוקרים להעריך באופן שיטתי את הפעילות המוטורית על ידי מעקב אחר זבובי זחלים בוגרים ובודדים. AnimalTracke הוא כלי שנכתב ב- Java שניתן לשלב בקלות במסדי נתונים קיימים או כלים אחרים כדי להקל על נ?...

Drosophila melanogaster מספק אורגניזם מודל מצוין לחקר תפקודים תאיים ומולקולריים במודלים של מחלות עצביות שנוצרו על ידי שינוי גנים1, טיפול תרופתי2 והזדקנות3. השימור הגבוה של מסלולים ביולוגיים, תכונות פיזיקליות וגנים הומולוגיים הקשורים למחלות בין בני אדם לדרוזופילה הופך את זבוב הפירות לחיקוי אידיאלי מהרמה המולקולרית לרמה ההתנהגותית4. במודלים רבים של מחלות, ליקוי התנהגותי הוא מדד חשוב, המספק מודל מועיל לנוירופתיות אנושיות שונות 5,6. דרוזופילה משמשת כיום לחקר מחלות אנושיות מרובות, התפתחות עצבית ומחלות נוירודגנרטיביות כגון מחלת פרקינסון וטרשת אמיוטרופית צידית 7,8. גילוי היכולת המוטורית של מודלי המחלה חיוני להבנת ההתקדמות הפתוגנית ועשוי לספק מתאם פנוטיפי למנגנונים המולקולריים העומדים בבסיס תהליך המחלה.
לאחרונה, כלי תוכנה זמינים מסחרית ותוכניות חסכוניות פותחו עבור אסטרטגיות זיהוי לוקומוטור Drosophila, כגון בדיקות תפוקה גבוהה בזבובים מקובצים9,10 ומדידת תנועה בזמן אמת11,12. גישה קונבנציונלית אחת כזו היא גיאוטקסיס שלילי אינטראקטיבי מהיר (RING), המכונה גם מבחן הטיפוס, הכולל ערוצים מרובים המאפשרים להכיל אוכלוסיית זבובים גדולה עם אותו מין וגיל, מה שמקטין את השונות תוך איסוף נתונים 9,13. שיטת בדיקה מקדימה נוספת לניתוח התנהגות לוקומוטורית היא TriKinetics Drosophila activity monitor (DAM), מכשיר המשתמש במספר אלומות כדי לזהות תנועת פעילות זבובים בתוך צינור זכוכית דק14. המכשיר מתעד מיקום רציף, המייצג תנועה אוטומטית על ידי חישוב מעברי הקרן כדי ללמוד את הפעילות והשעון הביולוגי של הזבובים לאורך פרק זמן ארוך יותר15. למרות ששיטות אלה שימשו באופן נרחב בניתוח פגמים התנהגותיים בזבובי פירות כדי לקבוע שינויים בתנועה התנהגותית, הן תמיד דורשות ציוד בדיקה מיוחד או תהליכי ניתוח מורכבים, ומגבילות את יישומן בדגמים מסוימים עם מכשיר מוגבל ופשוט. אסטרטגיות קבוצתיות למעקב אחר בעלי חיים לבדיקת הדרוזופילה הבוגרת, כגון FlyGrAM11 ובדיקת האי דרוזופילה 10, מיישמות גיוס חברתי ומעקב אישי באזור מוגדר מראש. אף על פי כן, להגבלה חברתית של הפרט באזורים מנוגדים עלולה להיות השפעה שלילית על הזיהוי בתמונות, הנגרמת כתוצאה מהתנגשות או חפיפה של זבובים. למרות שכמה שיטות מבוססות חומרים בקוד פתוח, כגון TRex16, MARGO 12 ו- FlyPi17, יש מצב חירום, הן יכולות לעקוב אחר הזבובים במהירות עם שימוש גמיש בבדיקות התנהגותיות. גישות בדיקה אלה קשורות להתקנות משוכללות של מכשירים ניסיוניים, דרישות תוכנה מיוחדות או שפות מחשב מקצועיות. עבור הזחלים, מדידת המרחק הכולל שעבר על פני מספר קווי הגבול של הרשת ליחידת זמן18, או ספירה גסה של התכווצויות דופן הגוף עבור פרטיםבאופן ידני 19, הן השיטות הדומיננטיות להערכת היכולת המוטורית שלהם. בשל חוסר דיוק בציוד או במכשירים ובשיטות ניתוח, תנועה התנהגותית מסוימת של הזחלים עלולה לחמוק מגילוי, מה שמקשה על הערכה מדויקת של תנועה התנהגותית, במיוחד תנועה עדינה15.
השיטה הנוכחית שפותחה משתמשת בממשק תכנות היישומים AnimalTracker (API), התואם לתוכנית עיבוד התמונה פיג'י (ImageJ), כדי להעריך באופן שיטתי את הפעילות המוטורית של זבובים בוגרים וזחלים כאחד על ידי ניתוח התנהגות המעקב שלהם מסרטוני וידאו בחדות גבוהה (HD). פיג'י היא תוכנת קוד פתוח להפצת ImageJ שיכולה לשלב ספריות תוכנה חזקות עם שפות סקריפטים רבות, וכתוצאה מכך אב טיפוס מהיר של אלגוריתמים לעיבוד תמונה, מה שהופך אותה לפופולרית בקרב ביולוגים בזכות יכולות ניתוח התמונה שלה20. בגישה הנוכחית, השילוב של פיג'י ב-API של AnimalTracker מנוצל לפיתוח בדיקה התנהגותית ייחודית של דרוזופילה עם החדרת אלגוריתם מותאמת אישית, ומספק צעד שימושי לתיעוד מפורט והדרכות לתמיכה ביכולות אנליטיות חזקות של התנהגות לוקומוטורית (איור 1). כדי לעקוף את הסיבוך של זיהויים אובייקטיביים בתמונות הנגרמות כתוצאה מהתנגשות או חפיפה של זבובים, כל זירה מוגבלת לאירוח זבוב אחד בלבד. לאחר הערכת דיוק המעקב של הגישה, היא יושמה כדי לעקוב ולכמת את תנועות הלוקומוטור של דרוזופילה שניתנו עם התרופה הרעילה רוטנון, המשמשת בדרך כלל למודלים של בעלי חיים של מחלת פרקינסון, ובסופו של דבר גילתה פגיעה בתנועה בטיפול התרופתי21. מתודולוגיה זו, המשתמשת בקוד פתוח ובתוכנה חופשית, אינה מחייבת מכשור בעלות גבוהה, ויכולה לנתח באופן מדויק ומשכפל תנועה התנהגותית של דרוזופילה .

<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

Drosophila melanogaster הוא אורגניזם מודל אידיאלי לחקר מחלות שונות בשל שפע של טכניקות מניפולציה גנטית מתקדמות ותכונות התנהגותיות מגוונות. זיהוי ליקוי התנהגותי במודלים של בעלי חיים הוא מדד מכריע לחומרת המחלה, למשל, במחלות נוירודגנרטיביות שבהן חולים חווים לעתים קרובות ליקויים בתפקוד המוטורי. עם זאת, עם זמינותן של מערכות שונות למעקב והערכה של ליקויים מוטוריים במודלים של זבובים, כגון אנשים שטופלו בתרופות או אנשים טרנסגניים, עדיין חסרה מערכת חסכונית וידידותית למשתמש להערכה מדויקת מזוויות מרובות. שיטה המבוססת על ממשק תכנות היישומים AnimalTracker (API) פותחה כאן, התואמת לתוכנית עיבוד התמונה של פיג'י, כדי להעריך באופן שיטתי את פעילויות התנועה של פרטים בוגרים וזחלים מווידאו מוקלט, ובכך לאפשר ניתוח של התנהגות המעקב שלהם. שיטה זו דורשת רק מצלמה בחדות גבוהה ושילוב חומרה היקפית למחשב כדי להקליט ולנתח התנהגות, מה שהופך אותה לגישה זולה ויעילה לסינון מודלים של זבובים עם ליקויים התנהגותיים טרנסגניים או סביבתיים. דוגמאות לבדיקות התנהגותיות באמצעות זבובים שטופלו בפרמקולוגית ניתנות כדי להראות כיצד הטכניקות יכולות לזהות שינויים התנהגותיים הן בזבובים בוגרים והן בזחלים באופן שניתן לחזור עליו.

במחקר הנוכחי נבדקו ליקויים מוטוריים בזבובים בוגרים ובזחלי כוכב שלישי שטופלו ברוטנון והושוו בפעילותם המוטורית לזו של זבוב ביקורת הניזון מהתרופה הממסה דימתיל סולפוקסיד (DMSO). טיפול ברוטנון בדרוזופילה הוכח כגורם לאובדן נוירונים דופמינרגיים במוח22 ומוביל לליקויים מוטוריים...

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

הפרוטוקול הנוכחי מעריך את הפעילות המוטורית של דרוזופילה על ידי מעקב וניתוח תנועת הזבובים בזירה בעבודת יד באמצעות תוכנת קוד פתוח פיג'י, התואמת לתוספים לפלח פיקסלים של כל פריים בהתבסס על הקלטת וידאו בחדות גבוהה כדי לחשב פרמטרים של מהירות, מרחק וכו '.

טכניקה פשוטה להערכת פעילות לוקומוטורית בדרוזופילה

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

השיטה מבוססת על תוכנת קוד פתוח להערכה שיטתית של הפעילות המוטורית המקומית למעקב אחר התנהגות הזחלים הבוגרים והזחלים מווידאו מוקלט. שיטה זו דורשת שילוב מכשירים בעלות נמוכה כדי להקליט ולנתח התנהגות, מה שהופך אותה לגישה זולה ויעילה לסינון תנועת זבובים. טכנולוגיה זו משמשת לזיהוי שינוי התנהגותי במודל זבוב של מחלה אנושית עם פגיעה מקומית בתנועה, אך היא אינה מתאימה לטיפול במחלות, נכויות או קשיים.חיוני לנקות את חלון הווידאו הרלוונטי במהלך תהליך הניתוח, כלומר החלון המקורי וחלון הווידאו לעיבוד. כדי להתחיל, מערבבים מגיב A ומגיב B של ערכת הסיליקה ביחס של אחד עד 10, על פי הוראות היצרן, כדי להכין את זירת השדה הפתוח למעקב אחר תנועה דרוזופילה. לאחר מכן, הגדר את מצלמת ה- HD על חצובה, וכוונן אותה כך שעדשת המצלמה תהיה ניצבת לפני השטח של זירת הסיליקה.לאחר מכן פתח את הסרטון עם פיג'י. גרור את מד ההתקדמות למסגרת הראשונית ואשר בשתיקה. בחר את כל גוף הזבוב באמצעות כלי הבחירה ביד חופשית.לחצו על תמונה, התאמה, בהירות וניגודיות כדי להתאים את איזון הלבן עד שערך האפור של האזור שנבחר יתקרב לרקע הרחב. העבירו את הזבוב המורדם לזירת השדה הפתוח. לאחר שהזבוב מתאושש מההרדמה, הניחו את צלחת הזירה עם הזבוב מתחת למצלמה ונערו אותה במהירות מצד לצד כדי לוודא שהזבוב נמצא בתנועה כאשר ההקלטה מתחילה.לחץ על לחצן ההקלטה ביישום המצלמה כדי להתחיל בהקלטת וידאו. עם סיום ההקלטה, לחץ על כפתור העצירה כדי לסיים את הקלטת הווידאו. המר את הסרטונים שהוקלטו לפורמט AVI עם קידוד פגאני M-J כך שניתן יהיה לפתוח ולנתח אותם באמצעות פיג'י.כמו כן, הגדר את המסגרות לשנייה של הווידאו ל -15 fps עבור זבובים בוגרים ו- 12 fps עבור זחלים. כדי לפתוח את הסרטון עם פיג'י, בחר את שתי האפשרויות, השתמש בערימה וירטואלית והמיר לקנה מידה אפור, בחלון הקופץ. השג חלון עיבוד באמצעות כלי התמונה הפעילה המוגדר של תוסף מעקב בעלי החיים, וצור אזור מעקב המקיף את הזירה בחלון הווידאו המקורי, באמצעות הכלי הסגלגל.הגדר את המסננים ואת הפרמטרים של שני המסננים עבור המסגרת הריקה הראשונה בחלון העיבוד. לאחר מכן בחרו במסגרת הבאה בחלון הווידאו המקורי ובחרו במשטח המסונן של חלון העיבוד. לאחר בחירת חלון עיבוד מסונן, השתמשו בכלי קביעת סף כדי לסובב את הטרקטור עם פרופיל אדום, המכוסה בחלון העיבוד.לאחר מכן השתמש בגלאי הכתמים כדי לאפשר למחשב לזהות את הזבוב באמצעות פרופיל אדום, המכוסה בחלון העיבוד. הגדר את המסגרת האחרונה עבור הזבוב או הזחלים הבוגרים, כמתואר בכתב היד של הטקסט. השתמשו בכלי הצגת כתמים להצגת מלבן מעקב בחלון הווידאו המקורי.התחל את המעקב וייצא את קובץ המעקב לאחר השלמת הניטור. טען את קבצי המעקב והאזור באמצעות תוסף מעקב החיות ומנתח המעקב. בחר באינדקס הרצוי באמצעות הגדרות אזור, ושנה את הגדרות הפרמטרים.חשב את זמן מרווח המסגרות באמצעות קצב המסגרות. הפק את תרשימי הניתוח הכמותי באמצעות תוכנת גיליון אלקטרוני ומנסרת לוח גרפים, לאחר שנותחו במנתח המעקב. פתח את קובץ הרצועה.העתק את כל הקואורדינטות ל- Microsoft Office Excel ופצל את התאים באמצעות מקש הרווח. כדי לחשב את זמן חוסר התנועה לכל מרווח פריימים, בחר את כל התוצאות המחושבות והוסף תרשים טורים כדי להציג באופן חזותי את זמן חוסר התנועה בשולי תרשים הטורים כולו. כדי להמחיש את השינויים בזווית הכיוון, בחר את כל התוצאות המחושבות והוסף דיאגרמת פיזור.לזבובים בוגרים וזחלי אינסטאר שלישי, שטופלו ברוטנון, היו ליקויים מוטוריים משמעותיים בהשוואה לזבובי ביקורת, שניזונו מ-DMSO ממס. ניתוח כמותי של הטיפול ברוטנון בזבובים בוגרים הראה ירידה משמעותית במרחק הנסיעה ובמהירות הממוצעת. ועלייה משמעותית בזמן חוסר התנועה.גרפים מייצגים הראו פחות שיאים של מהירות התנועה למרווח פריימים בזבובים שניזונו מרוטנון בהשוואה לאלה בקבוצת הביקורת, מה שמצביע על חומרת הגירעון בפעילות המוטורית. עמודת חוסר התנועה המוסדית של פיקסלים נעים לכל פריים הראתה גם פחות תנועה משמעותית בתוך דקה אחת עבור זבובי רוטנון, בהשוואה לזבובי הביקורת. גרפים מייצגים הממחישים את זווית התנועה של שינויי הכיוון במזון רוטנון, ובחיות ביקורת, חשפו גם שינויים בכיוון שנבחר על ידי זבובים.תוצאות דומות נצפו עבור זחלי האינסטאר השלישי. התוצאות הראו כי התנועה ההתנהגותית של זחלי מעקב שניזונו מרוטנון נפגעה משמעותית בהשוואה לקבוצת הביקורת. השלב המכריע ביותר בתהליך הניתוח הוא יצירת המסגרת הריקה הראשונה, מכיוון שהיא מעידה אם התוכנה יכולה לבדוק ביעילות.טכנולוגיה זו יכולה לאפשר לחוקרים להעמיק במנגנון הבסיסי של פגמים מרובים, כגון פגיעה עצבית או שרירית.

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

לטווח ארוך והקצרה של תנועה פעילות עכבר נותחה על ידי תוכנה למעקב וידאו

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

Uncovering Beat Deafness: Detecting Rhythm Disorders with Synchronized Finger Tapping and Perceptual Timing Tasks

חשיפת חירשות Beat: הפרעות קצב זיהוי עם אצבע מסונכרנות הקשה ומשימות תזמון תפיסתי

A set of behavioral tasks for assessing perceptual and sensorimotor timing abilities in the general population (i.e., non-musicians) is presented here ...

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

מדידות התנהגות ושל תנועה באמצעות מערכת ניטור פעילות שדה פתוחה למחלות שריר שלד

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

שימוש בשדה הפתוח המבוך כדי למדוד התנהגות כמו חרדה של תנועה ובעכברים

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

מבחן עייפות הליכון: A Assay פשוט, תפוקה גבוהה של התנהגות העייפות דמוית עבור העכבר

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

באמצעות ההליכון פיצול-חגורה כדי להעריך הכללה של עיבוד גינקולוגיות אנושי

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

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

שיטה לבחינת ההשפעה של רמזים סביבתיים על התנהגות ההזדווגות ב<em&gt; תסיסנית מלנוגאסטר</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

שיטה חישובית לכמת פעילות היממה לעוף

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

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

יישום טכניקת FlpOut ססגוניות ללמוד ברזולוציה גבוהה תא בודד מורפולוגיות ו תא אינטראקציות של עכשיו, דונלד ב דרוזופילה

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

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

ופשוט נמוכים Assay למדידת Ambulation במודלים של העכבר של ניוון

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