Name: Author Spotlight: Exploring Autism Spectrum Disorder Symptoms in Fruit Flies &#8212; Genetic Models and Behavioral Tests
Uploaded: 2024-09-06T13:00:00
Description: Autism Spectrum Disorder (ASD) encompasses a heterogeneous group of neurodevelopmental disorders with common behavioral symptoms including deficits in ...

Estamos inmensamente agradecidos a Mani Ramaswami (NCBS, Bangalore) y Baskar Bakthavachalu (IIT Mandi) por la configuración del ensayo de habituación y elección de olor, a Pavan Agrawal (MAHE) por sus valiosas sugerencias sobre el ensayo de agresión, a Amitava Majumdar (NCCS, Pune) por compartir su prototipo de cámara de ensayo de cortejo y las líneas de mosca mutantes Fmr1 , y a Gaurav Das (NCCS, Pune) por compartir la línea MB247-GAL4. Agradecemos al Bloomington Drosophila Stock Center (BDSC, Indiana, EE. UU.), al Instituto Nacional de Genética (NIG, Kyoto, Japón), a la Universidad Hindú de Banaras (BHU, Varanasi, India) y al Centro Nacional de Ciencias Biológicas (NCBS, Bangalore, India) por las líneas de Drosophila . El trabajo en el laboratorio contó con el apoyo de subvenciones de SERB-DST (ECR/2017/002963) a AD, la beca DBT Ramalingaswami otorgada a AD (BT/RLF/Re-entry/11/2016) y el apoyo institucional del IIT Kharagpur, India. SD y SM reciben becas de doctorado de CSIR-Senior Research Fellowship; PM recibe una beca de doctorado de MHRD, India.

Consulte la Tabla de materiales para obtener detalles relacionados con todos los materiales y reactivos utilizados en este protocolo.
1. Ensayo de agresión
<ol><li>Preparación de la arena de ensayo de agresión<ol><li>Tome una placa estándar de 24 pocillos (Figura 1A) y use cada pocillo de la placa como una sola "arena" (Figura 1B) para la agresión de las moscas. Llene la mitad de cada pocillo c...

Drosophila Models for Genetic and Behavioral Traits of Autism Spectrum Disorder

Drosophila se utiliza como un buen organismo modelo para la investigación de trastornos neurológicos humanos debido a un alto grado de conservación de las secuencias génicas entre los genes de la mosca y los genes de las enfermedades humanas9. Numerosos paradigmas conductuales robustos lo convierten en un modelo atractivo para el estudio de los fenotipos que se manifiestan en mutantes que recapitulan enfermedades humanas. Dado que cientos de genes están implicados en el trastorno del...

El Trastorno del Espectro Autista (TEA) engloba un grupo heterogéneo de trastornos neurológicos. Incluye una serie de trastornos complejos del neurodesarrollo caracterizados por déficits multicontextuales y persistentes en la comunicación social y la interacción social y la presencia de patrones de comportamiento y actividad restringidos y repetitivos y de intereses1. Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), 1 de cada 100 niños es diagnosticado con TEA en todo el mundo, con una proporción de 4,2 2 entre hombres ymujeres. La enfermedad se hace evidente en el segundo o tercer año de vida. Los niños con TEA muestran una falta de interés en la reciprocidad socioemocional, la comunicación no verbal y las habilidades de relación. Exhiben comportamientos repetitivos como movimientos motores estereotipados, seguimiento de rutinas inflexibles y ritualizadas, y un enfoque intenso en intereses restringidos. Los niños con TEA muestran un alto grado de respuesta al tacto, el olfato, el sonido y el gusto, mientras que la respuesta al dolor y a la temperatura es comparativamente baja1. La penetrancia de este trastorno también es diferente entre los diferentes pacientes que padecen TEA y, por lo tanto, la variabilidad aumenta.
El diagnóstico clínico actual del TEA se basa en la evaluación conductual de los individuos, ya que no existe una prueba genética común o basada en biomarcadores confirmatorios que abarque todas las formas de TEA3. Descifrar las bases genéticas y neurofisiológicas sería útil para orientar las estrategias de tratamiento. En la última década, una gran cantidad de investigaciones han dado como resultado la identificación de cientos de genes que se eliminan o mutan o cuyos niveles de expresión están alterados en pacientes con TEA. La investigación en curso hace hincapié en la validación de la contribución de estos genes candidatos utilizando organismos modelo como el ratón o la mosca de la fruta, en los que estos genes se eliminan o derriban, seguidos de pruebas para detectar déficits de comportamiento similares a los TEA y la elucidación de las vías genéticas y moleculares subyacentes que causan las anomalías. Un modelo de ratón que recapitula las variaciones del número de copias (CNV) en los loci cromosómicos humanos 16p11.2 muestra algunos de los defectos de comportamiento del TEA 4,5,6. La exposición prenatal a un fármaco teratogénico, el ácido valproico (VPA), es otro modelo de ratón que presenta rasgos que se asemejan al TEA humano 7,8. Además, existe una variedad de modelos de ratón que exhiben autismo asociado al síndrome genético, por ejemplo, modelos sindrómicos de un solo gen causados por mutaciones en Fmr1, Pten, Mecp2, Cacna1c, y modelos no sindrómicos de un solo gen causados por mutaciones en genes como los genes Cntnap2, Shank, Neurexin o Neuroligin 5.
La mosca de la fruta (Drosophila melanogaster) es otro organismo modelo prominente para estudiar las bases celulares, moleculares y genéticas de una gran cantidad de trastornos humanos9, incluido el TEA. Drosophila y los humanos comparten procesos biológicos altamente conservados a nivel molecular, celular y sináptico. Las moscas de la fruta se han utilizado con éxito en estudios de TEA 10,11,12 para caracterizar genes relacionados con TEA y descifrar su papel exacto en la sinaptogénesis, la función sináptica y la plasticidad, el ensamblaje de circuitos neuronales y la maduración; Se encontró que los homólogos de mosca de genes asociados a TEA tienen roles en la regulación del comportamiento social y/o repetitivo 11,13,14,15,16,17,18,19,20,21. La mosca de la fruta también ha funcionado como modelo para el cribado de genes de TEA y sus variantes 15,22,23. El mayor desafío en la investigación de los TEA en moscas es que, a diferencia de otros modelos de enfermedades, no existe un único modelo de mosca con TEA. Para comprender el impacto de las mutaciones o la eliminación de un gen específico del TEA, un investigador necesita validar si los fenotipos conductuales imitan suficientemente los síntomas de los pacientes con TEA y, a continuación, proceder a la comprensión de los fundamentos moleculares o fisiológicos de los fenotipos.
Por lo tanto, la detección de fenotipos similares al TEA es vital para la investigación del TEA en el modelo de mosca. A lo largo de los años han surgido un puñado de técnicas conductuales que nos permiten detectar anomalías como déficits en el comportamiento/interacción social, la comunicación, los comportamientos repetitivos y la capacidad de respuesta a los estímulos. Además, se han realizado varias modificaciones y actualizaciones de estas técnicas conductuales en diferentes laboratorios para adaptarse a requisitos específicos, como la ampliación, la automatización de ensayos, las lecturas, la cuantificación y los métodos de comparación. En este artículo de video, se muestran las versiones más básicas de cinco paradigmas conductuales, que, en combinación, se pueden usar para detectar resultados conductuales similares a los TEA de la manera más fácil.
La agresión es un comportamiento innato conservado evolutivamente que afecta a la supervivencia y la reproducción24. El comportamiento agresivo hacia los congéneres está influenciado por la "motivación para la socialización"25,26 así como por la "comunicación"27, ambas comprometidas en los individuos afectados por el TEA. El comportamiento agresivo está bien descrito en Drosophila y su cuantificabilidad a través del robusto ensayo de agresión 28,29,30 y una base genética y neurobiológica bien conocida 31 lo convierte en un paradigma conductual adecuado32 para evaluar el fenotipo de TEA en un modelo de mosca. La agresión se ve afectada por el aislamiento social fuera de un entorno social, lo que conduce a una mayor agresión; Lo mismo se ha observado cuando las moscas macho se alojan en aislamiento durante unos días 33,34. Otro ensayo conductual que cuantifica la sociabilidad en moscas es el Ensayo del Espacio Social35, que mide las distancias entre los vecinos más cercanos y las distancias entre moscas en un pequeño grupo de moscas, lo que lo hace perfectamente adecuado para probar las funciones de los ortólogos del gen ASD en la mosca 12,21,36,37, así como en los modelos de moscas ASD inducidos ambientalmente 38, Artículo 39.
El ensayo de cortejo de Drosophila es otro paradigma conductual utilizado con frecuencia para evaluar la alteración de las habilidades sociales y de comunicación tras la manipulación genética o de circuitos, incluidos los genes relacionados con el autismo 18,19,21,40. Los patrones repetitivos de comportamiento son prevalentes en los pacientes con TEA, que se recapitula en las moscas mediante el comportamiento de acicalamiento, una serie de acciones distintas y estereotipadas que se realizan para la limpieza y otros fines. Se ha utilizado con éxito para evaluar el impacto de las mutaciones del gen TEA en moscas21,41, así como la exposición a productos químicos38,39. Se han descrito múltiples avances y automatización en el ensayo antes de 16,41,42,43; Aquí, estamos demostrando el patrón de ensayo más básico, que es fácil de adoptar y cuantificar.
Se sabe que el TEA afecta la capacidad de habituación, aprendizaje y memoria en algunos pacientes 44,45,46,47,48,49,50, organismos modelo de TEA 51,52 y también causa déficits en diferentes comportamientos olfativos50. La habituación al salto con luz apagada de Drosophila se ha utilizado anteriormente para detectar los genes del TEA23. La habituación puede ser ensayada por un método simple de habituación olfativa 53,54,55. Describimos el método para inducir la habituación olfativa y analizamos el resultado utilizando un ensayo clásico de elección de olor binario basado en Y-maze56 que se puede utilizar para detectar defectos en la habituación en la condición de mutante del gen TEA o de derribo de genes. Para evaluar si el impacto de una mutación (o eliminación de genes) o de un tratamiento farmacológico en el comportamiento de una mosca equivale a un fenotipo similar al TEA, se puede utilizar una combinación de estos 5 ensayos descritos aquí.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Aggression arena:</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Standard 24-well plate made of transparent polystyrene</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>12 cm x 8 cm x 2 cm. Diameter of a single well= 18 cm. Sigma-aldrich #Z707791; depth = 1 cm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Transparent plastic/acrylic sheet</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Alternative: a perforated lid of a cell culture plate</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Social Space Assay:</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Binder clips</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>19 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass sheets and acrylic sheets of customized sizes</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Thickness = 5 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Courtship assay:</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nut and bolt with threading</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Perspex sheets of customized shapes</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>i) Lid: A custom-made round transparent Perspex disk (2-3 mm thickness, 70 mm diameter) with one loading hole at the peripheral region and another screw hole at the center (diameter ~ 3 mm for each); ii) A second transparent thicker Perspex disk (3-4 mm thickness, 70 mm diameter), with 6-8 perforations of diameter 15 mm, equidistant from the center; iii) Base: Same as lid except without the loading hole</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Grooming assay:</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Diffused glass-covered LED panel</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>10&#8211;15-Watt ceiling mountable LED panel</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Habituation and Y-maze assay</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Climbing chambers</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>x2, Borosilicate glass</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Adapter for connecting Y-maze with entry vial</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Perspex, custom made, measurements in Figure 5A</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Clear reagent bottles</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Borosil #1500017</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gas washing stopper</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Borosil #1761021</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass vial</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>OD= 25 mm x Height= 85 mm; Borosilicate Glass</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Odorant (Ethyl Butyrate)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Merck #E15701</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Paraffin wax (liquid) light</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>SRL #18211</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Roller clamps</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Polymed #14098</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silicone tubes</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>OD = 0.6 cm, ID = 0.3 cm; roller clamps for flow control</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vacuum pump</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Hana #HN-648 (Any aquarium pump with flow direction reversed manually)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Y-maze</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Borosilicate glass</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Y-shaped glass tube (borosilicate glass)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Custom made, measurements in Figure 5A</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Common items:</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Any software for video playback (eg.- VLC media player)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>https://www.videolan.org/vlc/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Computer for video data analysis</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fly bottles</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>OD= 60 mm x Height= 140 mm; glass/polypropylene</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fly vials</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>OD= 25 mm x Height= 85 mm; Borosilicate Glass</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Graph-pad Prism software</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>https://www.graphpad.com/scientific-software/prism/www.graphpad.com/scientific-software/prism/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ImageJ software</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>https://imagej.net/downloads</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Timer</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Video camera with video recording set up</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Camcorder or a mobile phone camera will work</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>For Fly Aspirator:</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cotton</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Absorbent, autoclaved</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Parafilm</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Sigma-aldrich #P7793</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pipette tips</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>200 &#181;L or 1000 &#181;L, choose depeding on outer diameter of the silicone tube</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silicone/rubber tube</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>length= 30-50 cm. The tube should be odorless</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Composition of Fly food:</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ingredients (amount for 1 L of food)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Agar (8 g)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>SRL # 19661 (CAS : 9002-18-0)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cornflour (80 g)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Organic, locally procured</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>D-Glucose (20 g)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>SRL # 51758 (CAS: 50-99-7)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Propionic acid (4 g)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>SRL # 43883 (CAS: 79-09-4)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sucrose (40 g)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>SRL # 90701 (CAS: 57-50-1)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tego (Methyl para hydroxy benzoate) (1.25 g)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>SRL # 60905 (CAS: 5026-62-0)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Yeast Powder (10 g)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>HIMEDIA # RM027</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fly lines used in the experiments in this study:</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wild type (Canton S or CS)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>BDSC # 64349</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>w1118</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>BDSC # 3605</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>w[1118]; Fmr1[&#916;50M]/TM6B, Tb[+]</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>BDSC # 6930</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>w[*]; Fmr1[&#916;113M]/TM6B, Tb[1]</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>BDSC # 67403</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MB247-GAL4 (Gaurav Das, NCCS Pune, India)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>BDSC # 50742</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LN1-GAL4</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>NP1227, NP consortium, Japan</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>row-shRNA</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>BDSC # 25971</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

paradigms for behavioral assessment in drosophila model of autism spectrum disorder

El Trastorno del Espectro Autista (TEA) abarca un grupo heterogéneo de trastornos del neurodesarrollo con síntomas conductuales comunes que incluyen déficits en la interacción social y la capacidad de comunicación, comportamientos restringidos o repetitivos mejorados y también, en algunos casos, discapacidad de aprendizaje y déficit motor. Drosophila ha servido como un organismo modelo sin precedentes para modelar un gran número de enfermedades humanas. Dado que muchos genes han sido implicados en el TEA, las moscas de la fruta han surgido como una forma poderosa y eficiente de probar los genes supuestamente involucrados con el trastorno. Dado que cientos de genes, con diversas funciones funcionales, están implicados en el TEA, no es factible un único modelo genético de mosca del TEA; en cambio, los mutantes genéticos individuales, las eliminaciones de genes o los estudios basados en la sobreexpresión de los homólogos de moscas de los genes asociados al TEA son los medios comunes para obtener información sobre las vías moleculares subyacentes a estos productos genéticos. Una gran cantidad de técnicas conductuales están disponibles en Drosophila que proporcionan una lectura fácil de los déficits en componentes conductuales específicos. Se ha demostrado que el ensayo del espacio social y los ensayos de agresión y cortejo en moscas son útiles para evaluar defectos en la interacción social o la comunicación. El comportamiento de acicalamiento de las moscas es una excelente lectura del comportamiento repetitivo. El ensayo de habituación se utiliza en moscas para estimar la capacidad de aprendizaje de la habituación, que se ha visto afectada en algunos pacientes con TEA. Se puede utilizar una combinación de estos paradigmas de comportamiento para hacer una evaluación exhaustiva del estado de la enfermedad humana similar al TEA en las moscas. Utilizando moscas mutantes Fmr1 , recapitulando el síndrome de X frágil en humanos, y el derribo de filas homólogas de POGZ en neuronas de mosca, hemos demostrado déficits cuantificables en el espaciamiento social, la agresión, el comportamiento de cortejo, el comportamiento de acicalamiento y la habituación. Estos paradigmas conductuales se demuestran aquí en sus formas más simples y directas, con la suposición de que facilitarían su uso generalizado para la investigación sobre el TEA y otros trastornos del neurodesarrollo en modelos de mosca.

Autism Spectrum Disorder (ASD) encompasses a heterogeneous group of neurological disorders. It includes a range of complex neuro-developmental disorders characterized by multi-contextual and persistent deficits in social communication and social interaction and the presence of restricted, repetitive behavioral and activity patterns and interests1. According to World Health Organization (WHO), 1 in 100 children is diagnosed with ASD worldwide with a male-to-female ratio of 4.22. The disease becomes evident in the second or third year of life. ASD children show a lack of interest in social-emotional reciprocity, non-verbal communication, and relationship skills. They exhibit repetitive behaviors like stereotyped motor movement, inflexible and ritualized routine following, and intense focus on restricted interests. ASD children show a high degree of response towards touch, smell, sound, and taste whereas pain and temperature response is comparatively low1. The penetrance of this disorder is also different among different patients suffering from ASD and hence, the variability increases.
Current clinical diagnosis of ASD is based on behavioral assessment of the individuals as there is no confirmatory biomarker-based or common genetic test that covers all forms of ASD3. Deciphering the genetic and neurophysiological bases would be helpful in targeting treatment strategies. In the last decade, a large body of research has resulted in the identification of hundreds of genes that are either deleted or mutated or whose expression levels are altered in ASD patients. Ongoing research emphasizes the validation of the contribution of these candidate genes using model organisms like the mouse or fruit-fly, in which, these genes are knocked out or knocked down followed by tests for ASD-like behavioral deficits and elucidation of underlying genetic and molecular pathways causing the anomalies. A mouse model recapitulating Copy Number Variations (CNVs) in the human chromosomal loci 16p11.2 shows some of the ASD behavioral defects4,5,6. Prenatal exposure to a teratogenic drug valproic acid (VPA) is another mouse model depicting traits resembling human ASD7,8. In addition, there exists a range of mouse models that exhibit genetic syndrome-associated autism, for example, single-gene syndromic models caused by mutations in Fmr1, Pten, Mecp2, Cacna1c, and single-gene non-syndromic models caused by mutations in genes like Cntnap2, Shank, Neurexin, or Neuroligin genes5.
Fruit-fly (Drosophila melanogaster) is another prominent model organism for studying the cellular, molecular, and genetic bases of a plethora of human disorders9, including ASD. Drosophila and humans share highly conserved biological processes at the molecular, cellular, and synaptic levels. Fruit-flies have been used successfully in ASD studies10,11,12 to characterize genes linked to ASDs and decipher their exact role in synaptogenesis, synaptic function and plasticity, neural circuit assembly, and maturation; fly homologs of ASD-associated genes were found to have roles in the regulation of social and/or repetitive behavior11,13,14,15,16,17,18,19,20,21. The fruit-fly has also worked as a model for the screening of ASD genes and their variants15,22,23. The biggest challenge in ASD research in flies is that, unlike other disease models, there is no single ASD fly model. To understand the impact of mutations or knocking down of a specific ASD gene, a researcher needs to validate whether the behavioral phenotypes sufficiently mimic the symptoms of ASD patients and then, proceed towards understanding the molecular or physiological underpinnings of the phenotypes.
Hence, the detection of ASD-like phenotypes is vital to ASD research in the fly model. A handful of behavioral techniques have emerged over the years that enable us to detect abnormalities like deficits in social behavior/interaction, communication, repetitive behaviors, and responsiveness to stimuli. In addition, several modifications and upgrades of these behavioral techniques have been made in different labs to suit specific requirements such as upscaling, automation of assays, readouts, quantification, and comparison methods. In this video article, the most basic versions of five behavioral paradigms are demonstrated, which, in combination, can be used to detect ASD-like behavioral outcomes in the easiest way.
Aggression is an evolutionarily conserved innate behavior affecting survival and reproduction24. Aggressive behavior towards conspecifics is influenced by &#39;motivation for socialization&#39;25,26 as well as &#39;communication&#39;27, both being compromised in ASD-affected individuals. Aggressive behavior is well described in Drosophila and its quantifiability through the robust aggression assay28,29,30 and a well-understood genetic and neurobiological basis31 makes it a suitable behavioral paradigm32 for assessing the ASD phenotype in a fly model. Aggression is affected by social isolation away from a social environment, which leads to enhanced aggression; the same has been observed when male flies are housed in isolation for a few days33,34. Another behavioral assay that quantifies sociability in flies is the Social Space Assay35, which measures distances between nearest neighbors and interfly distances in a small group of flies, making it perfectly suited for testing the roles of ASD gene orthologs in fly12,21,36,37 as well as environmentally induced ASD fly models38,39.
The Drosophila courtship assay is another behavioral paradigm frequently used to assay for alteration in social and communication skills upon circuit or genetic manipulation, including Autism related genes18,19,21,40. Repetitive patterns of behavior are prevalent in ASD patients, which is recapitulated in flies by grooming behavior-a series of distinct, stereotyped actions performed for cleaning and other purpose. It has been successfully used to assay for the impact of ASD gene mutations in flies21,41 as well as exposure to chemicals38,39. Multiple advancements and automation in the assay have been described before16,41,42,43; here, we are demonstrating the most basic assay pattern, which is easy to adopt and quantify.
ASD is known to impact the ability for habituation, learning, and memory in some patients44,45,46,47,48,49,50, ASD model organisms51,52 and also causes deficits in different olfactory behaviors50. Drosophila light-off jump habituation has been used previously to screen for ASD genes23. Habituation can be assayed by a simple method of olfactory habituation assay53,54,55. We describe the method to induce olfactory habituation and assay the outcome using a classic Y-maze-based binary odor-choice assay56 that can be used to detect defects in habituation in ASD gene mutant or gene knockdown condition. To assess whether the impact of a mutation (or gene knock-down) or a pharmacological treatment on the behavior of a fly amounts to an ASD-like phenotype, one can use a combination of these 5 assays described here.

Author Spotlight: Exploring Autism Spectrum Disorder Symptoms in Fruit Flies &#8212; Genetic Models and Behavioral Tests

Paradigmas para la evaluación conductual en el modelo de Drosophila del trastorno del espectro autista

Ensayo de agresión Como modelo de mosca ASD se han utilizado moscas mutantes Fmr1 63,64. w1118 machos se utilizaron como control y Fmr1 transheterocigoto Fmr1Δ113M/Fmr1Δ50M57 moscas macho como moscas experimentales; Los machos adultos fueron alojados en tubos de aislamiento durante 5 días. Se introdujeron machos homotípicos (mismo genotipo, mismas condiciones de alojam...

El Trastorno del Espectro Autista (TEA) se asocia con un deterioro del comportamiento social y comunicativo y la aparición de comportamientos repetitivos. Para estudiar la interrelación entre los genes del TEA y los déficits conductuales en el modelo de Drosophila , en este artículo se describen cinco paradigmas conductuales para analizar el espaciamiento social, la agresión, el cortejo, el acicalamiento y el comportamiento de habituación.

Autism Spectrum Disorder (ASD) encompasses a heterogeneous group of neurodevelopmental disorders with common behavioral symptoms including deficits in ...

El trastorno del espectro autista afecta a los niños, lo que provoca un deterioro de la comunicación, el comportamiento social y un mayor comportamiento repetitivo. Drosophila es un modelo cada vez más popular para la investigación del autismo con el fin de descifrar las vías moleculares subyacentes. Describimos un conjunto de técnicas estándar para la caracterización conductual de modelos de autismo con moscas.Para decodificar los fundamentos moleculares del trastorno del espectro autista en moscas, se deben establecer con precisión sus manifestaciones conductuales. Cuantificar los rasgos de comportamiento humano del autismo en Drosophila melanogaster es una tarea bastante desafiante. No existe un único paradigma conductual en las moscas que aborde todas las anomalías conductuales de este trastorno.Hemos descrito un conjunto de cinco paradigmas de comportamiento bien establecidos en Drosophila, a saber, ensayo de agresión, ensayo de espacio social, forma del pelaje, aseo y ensayo de habituación. Todos estos se pueden utilizar en modelos de mosca TEA para caracterizar y cuantificar el nivel de deficiencias en el comportamiento comunicativo, el comportamiento repetitivo y el comportamiento social. Describimos estas cinco técnicas en su forma más simple para que todos los laboratorios con un mínimo de instalaciones de investigación con moscas puedan adoptarlas con facilidad y realizar experimentos con un modelo de mosca del trastorno del espectro autista, y contribuir al avance de nuestra comprensión de esta enfermedad.