Name: a simple technique to assay locomotor activity in drosophila
Uploaded: 2023-02-24T14:00:00
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Questo lavoro è stato sostenuto da uno speciale fondo di lancio della Soochow University e della National Science Foundation of China (NSFC) (82171414). Ringraziamo i membri del laboratorio del Prof. Chunfeng Liu per la loro discussione e i loro commenti.

Per il presente studio sono state utilizzate W1118 mosche adulte e larve di terzo stadio.
1. Preparazione sperimentale
NOTA: Un'arena in campo aperto per il monitoraggio della locomozione della Drosophila è realizzata conun gel di silice incolore e inodore.
<ol><li>Miscelare il reagente A e il reagente B in un rapporto di 1:10, secondo le istruzioni del produttore per il kit di silice (vedere la tabella dei ma...

<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. 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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>

Abbiamo progettato un metodo, basato sul materiale open source AnimalTracker API compatibile con il programma di elaborazione delle immagini delle Fiji, che può consentire ai ricercatori di valutare sistematicamente l'attività locomotoria monitorando sia le mosche larvali adulte che individuali. AnimalTracke è uno strumento scritto in Java che può essere facilmente integrato in database esistenti o altri strumenti per facilitare l'analisi del comportamento di tracciamento degli animali progettato da...

Drosophila melanogaster fornisce un eccellente organismo modello per studiare le funzioni cellulari e molecolari in modelli di malattia neuronale creati da modificazione genica1, trattamento farmacologico2 e senescenza3. L'elevata conservazione dei percorsi biologici, delle proprietà fisiche e dei geni omologhi associati alla malattia tra gli esseri umani e la Drosophila rende il moscerino della frutta un imitatore ideale dal livello molecolare a quello comportamentale4. In molti modelli di malattia, la carenza comportamentale è un indice importante, fornendo un modello utile per varie neuropatie umane 5,6. La Drosophila è ora utilizzata per studiare molteplici malattie umane, neurosviluppo e malattie neurodegenerative come il morbo di Parkinson e la sclerosi laterale amiotrofica 7,8. Rilevare la capacità motoria dei modelli di malattia è fondamentale per comprendere il progresso patogenetico e può fornire una correlazione fenotipica ai meccanismi molecolari alla base del processo patologico.
Recentemente, sono stati sviluppati strumenti software disponibili in commercio e programmi convenienti per le strategie di rilevamento locomotorio della Drosophila, come il test ad alta produttività in mosche raggruppate9,10 e la misurazione della locomozione in tempo reale11,12. Uno di questi approcci convenzionali è la geotassi negativa interattiva rapida (RING), chiamata anche saggio di arrampicata, che include più canali che consentono di contenere una grande popolazione di mosche con lo stesso sesso ed età, riducendo la variazione durante la raccolta dei dati 9,13. Un altro metodo di pre-test per analizzare il comportamento locomotore è TriKinetics Drosophila activity monitor (DAM), un dispositivo che utilizza più fasci per rilevare il movimento dell'attività della mosca all'interno di un sottile tubo di vetro14. Il dispositivo registra continuamente la posizione, che rappresenta la locomozione automatizzata calcolando gli attraversamenti del fascio per studiare l'attività e il ritmo circadiano delle mosche per un periodo di tempo più lungo15. Sebbene questi metodi siano stati ampiamente utilizzati nell'analisi dei difetti comportamentali nei moscerini della frutta per determinare i cambiamenti nella locomozione comportamentale, richiedono sempre attrezzature di prova speciali o processi di analisi complessi e limitano la loro applicazione in alcuni modelli con un dispositivo limitato e semplice. Le strategie basate sul gruppo di tracciamento degli animali per testare la Drosofila adulta, come FlyGrAM11 e il test dell'isola di Drosophila 10, implementano il reclutamento sociale e il monitoraggio individuale in un'area predefinita. Tuttavia, la restrizione sociale individuale nelle aree sfidate potrebbe avere un effetto negativo sulle identificazioni nelle immagini, causate dalla collisione o dalla sovrapposizione delle mosche. Anche se alcuni metodi basati su materiali open source, come TRex16, MARGO 12 e FlyPi17, hanno un'emergenza, possono tracciare rapidamente le mosche con un utilizzo flessibile nei test comportamentali. Questi approcci di test sono associati a elaborate installazioni di apparecchiature sperimentali, requisiti software speciali o linguaggi informatici professionali. Per le larve, misurare la distanza totale percorsa attraverso il numero di linee di confine della griglia per unità di tempo18, o contare approssimativamente le contrazioni della parete corporea per gli individuimanualmente 19, sono i metodi predominanti per valutare la loro capacità locomotoria. A causa della mancanza di precisione nelle attrezzature o nei dispositivi e nei metodi di analisi, alcune locomozioni comportamentali delle larve potrebbero sfuggire al rilevamento, rendendo difficile valutare con precisione il movimento comportamentale, in particolare il movimento fine15.
Il presente metodo sviluppato utilizza l'interfaccia di programmazione dell'applicazione AnimalTracker (API), compatibile con il programma di elaborazione delle immagini Fiji (ImageJ), per valutare sistematicamente l'attività locomotoria di mosche adulte e larvali analizzando il loro comportamento di tracciamento da video ad alta definizione (HD). Fiji è una distribuzione software open source ImageJ in grado di combinare robuste librerie software con numerosi linguaggi di scripting, con conseguente prototipazione rapida di algoritmi di elaborazione delle immagini, rendendolo popolare tra i biologi per le sue capacità di analisi delle immagini20. Nell'approccio attuale, l'integrazione delle Fiji nell'API AnimalTracker viene sfruttata per sviluppare un test comportamentale unico di Drosophila con inserimento personalizzato dell'algoritmo e fornisce un passaggio utile per una documentazione dettagliata e tutorial per supportare solide capacità analitiche del comportamento locomotore (Figura 1). Per aggirare la complicazione delle identificazioni oggettive nelle immagini causate dalla collisione o dalla sovrapposizione di mosche, ogni arena è limitata ad ospitare una sola mosca. Dopo aver valutato la precisione di tracciamento dell'approccio, è stato implementato per tracciare e quantificare i movimenti locomotori di Drosophila che sono stati somministrati con il farmaco tossico rotenone, che viene generalmente utilizzato per modelli animali della malattia di Parkinson, scoprendo infine la compromissione della locomozione nel trattamento farmacologico21. Questa metodologia, che impiega software open source e libero, non richiede strumentazione ad alto costo e può analizzare in modo preciso e riproducibile la locomozione comportamentale della Drosophila .

<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 è un organismo modello ideale per lo studio di varie malattie grazie alla sua abbondanza di tecniche avanzate di manipolazione genetica e diverse caratteristiche comportamentali. Identificare la carenza comportamentale nei modelli animali è una misura cruciale della gravità della malattia, ad esempio, nelle malattie neurodegenerative in cui i pazienti spesso presentano menomazioni nella funzione motoria. Tuttavia, con la disponibilità di vari sistemi per tracciare e valutare i deficit motori nei modelli di mosca, come gli individui trattati con farmaci o transgenici, manca ancora un sistema economico e facile da usare per una valutazione precisa da più angolazioni. Qui viene sviluppato un metodo basato sull'interfaccia di programmazione dell'applicazione (API) AnimalTracker , compatibile con il programma di elaborazione delle immagini delle Fiji, per valutare sistematicamente le attività di movimento di individui adulti e larvali dai video registrati, consentendo così l'analisi del loro comportamento di tracciamento. Questo metodo richiede solo una telecamera ad alta definizione e un'integrazione hardware periferica per registrare e analizzare il comportamento, rendendolo un approccio economico ed efficace per lo screening di modelli di mosche con carenze comportamentali transgeniche o ambientali. Vengono forniti esempi di test comportamentali che utilizzano moscerini trattati farmacologicamente per mostrare come le tecniche possono rilevare cambiamenti comportamentali sia nelle mosche adulte che nelle larve in modo altamente ripetibile.

Nel presente studio, i deficit locomotori nelle mosche adulte e nelle larve di terzo stadio trattate con rotenone sono stati esaminati e confrontati nella loro attività motoria con quella di una mosca di controllo alimentata con il solvente farmaco dimetil solfossido (DMSO). Il trattamento con rotenone in Drosophila ha dimostrato di causare perdita di neuroni dopaminergici nel cervello22 e portare a significativi deficit locomotori23. Come mostrato in Figura <stro...

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A Simple Technique to Assay Locomotor Activity in Drosophila

Il presente protocollo valuta l'attività locomotoria di Drosophila tracciando e analizzando il movimento delle mosche in un'arena fatta a mano utilizzando il software open source Fiji, compatibile con plugin per segmentare i pixel di ogni fotogramma in base alla registrazione video ad alta definizione per calcolare i parametri di velocità, distanza, ecc.

Una semplice tecnica per analizzare l'attività locomotoria nella Drosophila

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

Il metodo si basa su software open source per valutare sistematicamente le attività motorie locali per il comportamento di tracciamento delle mosche adulte e delle larve dai video registrati. Questo metodo richiede l'integrazione di dispositivi a basso costo per registrare e analizzare il comportamento, rendendolo un approccio economico ed efficace per lo screening della locomozione delle mosche. Questa tecnologia è impiegata per identificare la modificazione comportamentale in un modello di mosca di malattia umana con compromissione del movimento locale, ma non è adatta per il trattamento di malattie, disabilità o difficoltà.È essenziale cancellare la finestra video pertinente durante il processo di analisi, vale a dire la finestra video originale e quella di elaborazione. Per iniziare, mescolare il reagente A e il reagente B del kit di silice in un rapporto di uno a 10, secondo le istruzioni del produttore, per preparare l'arena in campo aperto per il monitoraggio della locomozione drosophila. Quindi, impostare la videocamera HD su un treppiede, regolandola in modo che l'obiettivo della fotocamera sia perpendicolare alla superficie dell'arena di silice.Quindi apri il video con Fiji. Trascinate la barra di avanzamento sul fotogramma iniziale e approvate tacitamente. Scegli l'intero corpo della mosca usando lo strumento di selezione a mano libera.Fare clic su immagine, regolare, luminosità e contrasto per regolare il bilanciamento del bianco fino a quando il valore di grigio dell'area selezionata si avvicina allo sfondo ampio. Trasferisci la mosca anestetizzata nell'arena del campo aperto. Una volta che la mosca si riprende dall'anestesia, metti il piatto dell'arena con la mosca sotto la fotocamera e scuoti rapidamente da un lato all'altro per assicurarti che la mosca sia in movimento quando inizia la registrazione.Premere il pulsante di registrazione sull'applicazione della fotocamera per avviare la registrazione video. Al termine della registrazione, premere il pulsante di arresto per terminare la registrazione video. Converti i video registrati in formato AVI con codifica pagana M-J in modo che possano essere aperti e analizzati utilizzando le Fiji.Imposta anche i fotogrammi al secondo del video su 15 fps per le mosche adulte e 12 fps per le larve. Per aprire il video con Fiji, selezionare le due opzioni, utilizzare lo stack virtuale e convertire in scala di grigi, nella finestra pop-up. Ottieni una finestra di elaborazione utilizzando lo strumento imposta immagine attiva del plug-in animal tracker e crea un'area di tracciamento che circonda l'arena nella finestra video originale, utilizzando lo strumento ovale.Impostate i filtri e i parametri dei due filtri per il primo fotogramma vuoto nella finestra di elaborazione. Quindi selezionate il fotogramma successivo nella finestra video originale e scegliete la superficie filtrata della finestra di elaborazione. Una volta selezionata una finestra di elaborazione filtrata, utilizzare lo strumento imposta soglia per ruotare il tratto con un profilo rosso, coperto nella finestra di elaborazione.Quindi utilizzare il rilevatore di blob impostato per consentire al computer di riconoscere la mosca con un profilo rosso, coperto nella finestra di elaborazione. Imposta l'ultimo fotogramma per la mosca o le larve adulte, come descritto nel manoscritto testuale. Utilizzare lo strumento Mostra BLOB per presentare un rettangolo di rilevamento nella finestra video originale.Avviare il rilevamento ed esportare il file di rilevamento al termine del monitoraggio. Carica i file di traccia e zona utilizzando il plug-in Animal Tracker e Tracking Analyzer. Selezionare l'indice desiderato utilizzando le impostazioni della zona e modificare le impostazioni dei parametri.Calcolate il tempo dell'intervallo di fotogrammi utilizzando la frequenza fotogrammi. Produrre i grafici di analisi quantitativa utilizzando il software del foglio di calcolo e il prisma del grafico del tampone, dopo essere stati analizzati nell'analizzatore di tracciamento. Aprire il file di traccia.Copiare tutte le coordinate in Microsoft Office Excel e dividere le celle utilizzando la barra spaziatrice. Per calcolare il tempo di immobilità per intervallo di fotogrammi, selezionare tutti i risultati calcolati e inserire un istogramma per visualizzare visivamente il tempo di immobilità con il margine dell'intero istogramma. Per illustrare le variazioni dell'angolo di direzione, selezionare tutti i risultati calcolati e inserire un diagramma a dispersione.Le mosche adulte e le larve di terza Instar, trattate con Rotenone, presentavano deficit locomotori significativi rispetto a quelli delle mosche di controllo, alimentate con DMSO solvente. L'analisi quantitativa del trattamento con Rotenone nei moscerini adulti ha mostrato una significativa diminuzione della distanza percorsa e della velocità media. E un aumento significativo del tempo di immobilità.I grafici rappresentativi hanno mostrato meno picchi per la velocità di movimento per intervallo di fotogramma nelle mosche alimentate con Rotenone rispetto a quelle nel controllo, indicando la gravità del deficit di attività locomotoria. La colonna di immobilità istituzionalistica dei pixel spostati per fotogramma ha anche mostrato un movimento significativamente inferiore entro un minuto per le mosche alimentate con Rotenone, rispetto alle mosche di controllo. I grafici rappresentativi che illustrano l'angolo di movimento dei cambiamenti di direzione negli animali nutriti con Rotenone e di controllo hanno anche rivelato alterazioni nella direzione scelta dalle mosche.Risultati simili sono stati osservati per la terza larva Instar. I risultati hanno rivelato che il movimento comportamentale delle larve di tracciamento alimentate con Rotenone era significativamente compromesso rispetto al controllo. Il passo più cruciale nel processo di analisi è la formazione del primo frame vuoto, in quanto dimostra se il software può controllare in modo efficace.Questa tecnologia potrebbe consentire ai ricercatori di approfondire il meccanismo sottostante di molteplici difetti, come lesioni nervose o muscolari.

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.

Mouse a breve e lungo termine di attività locomotoria analizzati da Tracking Software Video

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

Ricerca

Comportamento

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.

Misure comportamentali e locomotore Utilizzo di un campo aperto Sistema di Monitoraggio Attività per le Malattie muscolo scheletrico

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.

L&#39;uso del campo aperto Maze misurare Locomotore e ansia-come comportamento nei topi

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.

Il tapis roulant fatica di prova: un test semplice, high-throughput di stanchezza simile comportamento per il 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 ...

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).

Utilizzando un tapis roulant Split-cintura per valutare la generalizzazione dell'adattamento dell'apparato locomotore umano

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.

Un metodo per testare l &#39;effetto dei segnali ambientali sul comportamento di accoppiamento in<em&gt; Drosophila melanogaster</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.

Un metodo di calcolo per quantificare le attività circadiana volare

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.

Applicazione di MultiColor FlpOut tecnica per studiare ad alta risoluzione singola cella morfologie e interazioni delle cellule della Glia in Drosophila

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.

Un dosaggio di geotassi negativa iterativo rapido automatizzato per l'analisi del comportamento adulto arrampicata in un modello di Drosophila di neurodegenerazione

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.

Un'analisi semplice e a basso costo per la misurazione della deambulazione in modelli murini di distrofia muscolare

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