Name: operant learning of drosophila at the torque meter
Uploaded: 2008-06-16T23:19:00
Duration: 17 min 31 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Operant Learning of Drosophila at the Torque Meter at JoVE.com

Den ursprungliga utformningen av vridmoment kompensator kommer med Karl Goetz. Den särskilda inställning i denna presentation är till stor del på lån och utvecklades ursprungligen av Martin Heisenberg och Reinhard Wolf. Jag är särskilt tacksam mot dessa två personer för deras fortsatta stöd, uppmuntran och expertis.

Fly medelstora Sammansättningen av flugan mat är avgörande för lärande (Guo et al, 1996.) <ul><li> Vatten 1000 ml </li><li> Majsmjöl 180 g </li><li> Sojabönor 10 g </li><li> Jäst 18,5 g </li><li> Agar 7,5 g </li><li> Melass 40 g </li><li> Sirap (sockerbetor) 40 g </li><li> Nipagin 2,5 g </li></ul> Varje flaska är försedd med en klick av färska, levande jäst pasta och en bit filterpapper för att ge en extra yta för flugor och puppor. Fly avel och iscensättning Följande procedur utförs varje dag, vilket leder till exakt iscensatt djuren vuxit på lämplig densitet. Alla nya ecclosed flyger sedan det senaste förfarandet för den föregående dagen samlas för avel och experiment. De äldsta flaskorna utan att eventuella kvarvarande levande puppor kasseras. Fyra dagar gammal flugor läggs till en ny flaska för ägg nedfall över natten. Densiteten av kvinnliga flugor bör vara ca 20 för varje injektionsflaska, justerat för storleken på flaskan och stam som använts. Den idealiska täthet är en som är hög nog för att flyga medellång till vätskeform under larvstadier och tillräckligt låg så att alla larver har pupated före första flugorna ecclose. Den äggläggande flugor från föregående dag tas bort och kasseras. Fly förberedelse Flugor hålls på standard majsmjöl / melass medium som beskrivits ovan vid 25 ° C och 60% luftfuktighet med en 12tim light/12hr mörk regim. Efter en kort immobilisera 24-48h gamla flugor av kyla-anestesi, är de flyger limmade (superlim UV-glas lim, 505127A, Pacer Technology, Bernardino., USA) med huvudet och bröstkorgen på en triangelformad koppar krok (diameter 0,05 mm ) dagen före försöket. Djuren sedan förvaras individuellt natten i små fuktiga kamrar innehåller några korn av sackaros. Apparater Kärnan enhet av set-up är det vridmoment kompensator (momentnycklar) (Götz, 1964). Den mäter en fluga är rörelsemängdsmomentet kring sin vertikala kroppen axel, orsakad av avsedda flygningen manövrar. Flugan, limmas fast på kroken som beskrivs ovan, är knuten till momentnycklar via en klämma för att uppnå stationära flygning i centrum av ett cylindriskt panorama (arena, diameter 58 mm), som homogent är upplyst bakifrån. Ljuskällan är en 100W, 12V volfram-jod-lampa. För gröna och blå belysning av arenan är ljuset passerar genom monokromatiskt brett band Kodak Kodak gelatin-filter (# 47 och # 99, respektive). Filter kan bytas av en snabb solenoid inom 0.1s. Alternativt är den arena belyses med &quot;dagsljus&quot; genom passering genom ett blågrönt filter (Rosco &quot;surfblue&quot; Nej 5433), eller inga filter alls. Överföringen spektrum av Rosco blågröna filter som används i denna studie är likvärdig med en BG18 filter (Schott, Mainz) och utgör ett mellanting mellan Kodak blått och grönt filter (Brembs och Hempel de Ibarra, 2006; Liu et al ., 1999). Arenan kan roteras runt flugan med hjälp av en datorstyrd elmotor. I en sådan &quot;flight-simulator&quot; situation är vinkelhastigheten av arenan proportionell mot, men riktade mot flugans gir vridmoment (kopplingsfaktor K =- 11 ° / s • 10-10Nm). Detta gör att flugan att stabilisera panorama och kontrollera dess kantiga orientering. Denna virtuella &quot;flykt riktning&quot; (dvs arena position) registreras kontinuerligt via en cirkulär potentiometer (Novotechnik, A4102a306). En analog till digital omvandlare kort (PCL812, Advantech Co) matar arenan position och gir vridmoment signalen till en dator som lagrar spår (samplingsfrekvens 20 Hz) för senare analys. Straff uppnås genom att värme från en justerbar infraröd laser (825 nm, 150 mW), regisserad bakom och ovanför på flugans huvud och bröstkorg. Laserstrålen är pulsad (ca 200ms pulsbredd på ~ 4Hz) och dess intensitet reduceras för att säkerställa överlevnaden av flugan. Experiment Mönster inlärning För den traditionella mönster-lärande experiment (Dill och Heisenberg, 1995, Dill et al, 1993, 1995;. Liu et al, 2006;. Liu et al, 1998;. Liu et al, 1999;. Wolf och Heisenberg, 1991) , fyra svarta, T-formade mönster av omväxlande orientering (dvs två upprätt och två inverterade) jämnt fördelade på arenan väggen (mönster bredd ψ = 40 °, höjd θ = 40 °, = 14 bredd av barer °, som sett från position flyga). Ett datorprogram delar 360 ° i arenan i 4 virtuella 90 ° kvadranter, är de centra som betecknas med mönster. Flugorna styr vinkel position mönster med sin gir vridmoment (flygsimulator situation). Under träning, värme straff görs sammanhängande med utseendet på en av mönstret riktlinjerna i den främre synfältet. Förstärkning av varje mönsterär alltid utjämnas inom grupper. Under testet, värmen permanent avstängd och flyga mönster önskemål registreras. Färg inlärning Färg lärande utföras som beskrivits tidigare (Brembs och Heisenberg, 2000; Brembs och Hempel de Ibarra, 2006; Brembs och Wiener, 2006; Wolf och Heisenberg, 1997). Arenan är indelad i fyra virtuella 90 ° kvadranter, är de centra som betecknas med fyra identiska vertikala ränder (bredd ψ = 14 °, höjd θ = 40 °). Flugan är att kontrollera vinkel position fyra identiska ränder med sin gir moment som beskrivits för den T-formade mönster ovan. Färgen på belysningen av hela arenan förändras när någon av de virtuella kvadranten gränser passerar en punkt framför flugan. Under träning, värme straff avhängig en av de två färgerna. Under provningen är värmen permanent avstängd och flyga färg önskemål registreras. Naturligtvis kan färger kombineras med mönster för sammansatta uppvärmningstid (Brembs och Heisenberg, 2001). Yaw moment inlärning Yaw moment inlärning sker som tidigare beskrivits (Brembs och Heisenberg, 2000; Heisenberg och Wolf, 1993). Flugan spontana gir vridmoment är uppdelat i en &quot;vänster&quot; och &quot;höger&quot; domän, ungefär motsvarande antingen höger eller vänster varv. Det finns inga mönster på arenan väggen. Under utbildningen är värme alltid tillämpas när flugans gir vridmomentet i en domän och stängs av när vridmomentet passerar in i andra. I testet faser, värme permanent avstängd och flyga val av gir vridmoment domäner registreras. Komposit inlärning Komposit lärande är en förlängning av gir vridmoment lärande, som beskrivits tidigare (Brembs och Heisenberg, 2000). I grunden är gir-moment inlärning och färg inlärning kombineras i ett experiment med motsvarande operant (gir moment) och klassisk (färger) prediktorer. Under träningen är i farten uppvärmda när flugans gir vridmoment passerar in i domänen i samband med straff. När flugan växlar gir vridmoment domäner, inte bara temperaturen utan också arena färg ändras (från grönt till blått eller vice versa). Således, gir vridmoment domän och färg fungerar som motsvarar prediktorer för värme. I testet faser, värme permanent avstängd och bara flyga val av gir vridmoment domäner / färger registreras. Diskussion Denna experimentuppställning kombinerar suverän kontroll över experimentella förhållanden med en avancerad genetisk modell organism. Med hjälp av förfaranden som beskrivs i denna presentation, kan den molekylära och neurobiologiska grunderna för olika beteendemässiga egenskaper undersökas, inklusive men inte begränsat till, de mekanismer av spontana beteenden generation, operant och klassisk betingning, mönsterigenkänning, färgseende eller kurs kontroll .

<ol>
	<li>Guo, A., 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=Conditioned+visual+flight+orientation+in+Drosophila;+Dependence+on+age,+practice+and+diet.">Conditioned visual flight orientation in Drosophila; Dependence on age, practice and diet.</a> Learn. Mem.. 3, 49-59 (1996).</li><li>Goetz, K. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optomotorische+Untersuchung+des+visuellen+Systems+einiger+Augenmutanten+der+Fruchtfliege+Drosophila.">Optomotorische Untersuchung des visuellen Systems einiger Augenmutanten der Fruchtfliege Drosophila.</a> Kybernetik. 2, 77-92 (1964).</li><li>Liu, L., Wolf, R., Ernst, R., Heisenberg, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Context+generalization+in+Drosophila+visual+learning+requires+the+mushroom+bodies.">Context generalization in Drosophila visual learning requires the mushroom bodies.</a> Nature. 400, 753-756 (1999).</li><li>Brembs, B., Hempel de Ibarra, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Different+parameters+support+generalization+and+discrimination+learning+in+Drosophila+at+the+flight+simulator.">Different parameters support generalization and discrimination learning in Drosophila at the flight simulator.</a> Learn. Mem. 13, 629-637 (2006).</li><li>Liu, G., 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=Distinct+memory+traces+for+two+visual+features+in+the+Drosophila+brain.">Distinct memory traces for two visual features in the Drosophila brain.</a> Nature. 439, 551-556 (2006).</li><li>Wolf, R., Heisenberg, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Basic+organization+of+operant+behavior+as+revealed+in+Drosophila+flight+orientation.">Basic organization of operant behavior as revealed in Drosophila flight orientation.</a> J. Comp. Physiol. A Neuroethol. Sens. Neural. Behav. Physiol. 169, 699-705 (1991).</li><li>Liu, L., 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=Conditioned+visual+flight+orientation+in+Drosophila+melanogaster+abolished+by+benzaldehyde.">Conditioned visual flight orientation in Drosophila melanogaster abolished by benzaldehyde.</a> Pharmacol Biochem Behav. 61, 349-355 (1998).</li><li>Dill, M., Heisenberg, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visual+pattern+memory+without+shape+recognition.">Visual pattern memory without shape recognition.</a> Philos. Trans. R. Soc. Lond. B. Biol. Sci. 349, 143-152 (1995).</li><li>Dill, M., Wolf, R., Heisenberg, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visual+pattern+recognition+in+Drosophila+involves+retinotopic+matching.">Visual pattern recognition in Drosophila involves retinotopic matching.</a> Nature. 365, 751-753 (1993).</li><li>Dill, M., Wolf, R., Heisenberg, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Behavioral+analysis+of+Drosophila+landmark+learning+in+the+flight+simulator.">Behavioral analysis of Drosophila landmark learning in the flight simulator.</a> Learn. Mem. 2, 152-160 (1995).</li><li>Wolf, R., Heisenberg, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visual+Space+from+Visual+Motion:+Turn+Integration+in+Tethered+Flying+Drosophila.">Visual Space from Visual Motion: Turn Integration in Tethered Flying Drosophila.</a> Learn. Mem. 4, 318-327 (1997).</li><li>Brembs, B., Heisenberg, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+operant+and+the+classical+in+conditioned+orientation+in+Drosophila+melanogaster+at+the+flight+simulator.">The operant and the classical in conditioned orientation in Drosophila melanogaster at the flight simulator.</a> Learn. Mem. 7, 104-115 (2000).</li><li>Brembs, B., Wiener, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Context+generalization+and+occasion+setting+in+Drosophila+visual+learning.">Context generalization and occasion setting in Drosophila visual learning.</a> Learn. Mem. 13, 618-628 (2006).</li><li>Brembs, B., Heisenberg, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Conditioning+with+compound+stimuli+in+Drosophila+melanogaster+in+the+flight+simulator.">Conditioning with compound stimuli in Drosophila melanogaster in the flight simulator.</a> J Exp Biol. 204, 2849-2859 (2001).</li><li>Heisenberg, M., Wolf, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+sensory-motor+link+in+motion-dependent+flight+control+of+flies.">The sensory-motor link in motion-dependent flight control of flies.</a> Rev. Oculomot. Res. 5, 265-283 (1993).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

Denna experimentuppställning kombinerar suverän kontroll över experimentella förhållanden med en avancerad genetisk modell organism. Med hjälp av förfaranden som beskrivs i denna presentation, kan den molekylära och neurobiologiska grunderna för olika beteendemässiga egenskaper undersökas, inklusive men inte begränsat till, de mekanismer av spontana beteenden generation, operant och klassisk betingning, mönsterigenkänning, färgseende eller kurs kontroll .

operant learning of drosophila at the torque meter

För experiment vid momentnycklar, är flugor hålls på standard flyga medium vid 25 ° C och 60% luftfuktighet med en 12tim light/12hr mörk regim. Ett standardiserat avel regimen garanterar korrekt larver densitet och åldersmatchade kohorter. Kall-sövda flugor limmas med huvudet och bröstkorgen på en triangel-formad krok dagen före försöket. Bifogat till momentnycklar via en klämma, är flugans avsedd flygmanövrer mätt som rörelsemängdsmomentet kring sin vertikala kroppen axel. Flugan är placerad i centrum av ett cylindriskt panorama för att uppnå stationära flygning. En analog till digital omvandlare kortet matar signalen gir moment i en dator som lagrar spår för senare analys. Datorn styr också en mängd olika stimuli som kan föras under flugans kontroll genom att stänga återkoppling mellan dessa stimuli och gir vridmoment spår. Straff uppnås genom att värme från en justerbar infraröd laser.

Watch this Scientific Journal Video about Operant Learning of Drosophila at the Torque Meter at JoVE.com

Operant Learning of Drosophila at the Torque Meter

Mätning av gir vridmoment uppbundna Drosophila med momentnycklar ger hjärnforskare utsökt kontroll över den stimulans situationen för försöksdjur. Tillsammans med den unika genetiska verktyg som finns i bananflugan, är detta paradigm används för en mängd olika neurobiologiska forskningen.

Operant inlärning av Drosophila på momentnycklar

For experiments at the torque meter, flies are kept on standard fly medium at 25&deg;C and 60% humidity with a 12hr light/12hr dark regime. A standardized ...

Research

JoVE Journal

Biology

Loading Drosophila Nerve Terminals with Calcium Indicators

Laddar Drosophila nervterminaler med kalcium indikatorer

Calcium plays many roles in the nervous system but none more impressive than as the trigger for neurotransmitter release, and none more profound than as ...

Channelrhodopsin2 Mediated Stimulation of Synaptic Potentials at Drosophila Neuromuscular Junctions

Channelrhodopsin2 Mediated Stimulation of Synaptic Potentials at Drosophila Neuromuscular Junctions

Channelrhodopsin2 Medierad Stimulering av Synaptic Potentials på Drosophila Neuromuskulära Korsningar

The Drosophila larval neuromuscular preparation has proven to be a useful tool for studying synaptic physiology1,2,3. Currently, the only means available ...

Fluorescent Labeling of Drosophila Heart Structures

Fluorescent Labeling of Drosophila Heart Structures

Fluorescerande märkning av Drosophila Heart strukturer

The Drosophila melanogaster dorsal vessel, or heart, is a tubular structure comprised of a single layer of contractile cardiomyocytes, pericardial cells ...

In vivo Imaging of Intact Drosophila Larvae at Sub-cellular Resolution

In vivo Imaging of Intact Drosophila Larvae at Sub-cellular Resolution

In vivo Imaging av intakt Drosophila Larver på sub-cellulära upplösning

Recent improvements in optical imaging, genetically encoded fluorophores and genetic tools allowing efficient establishment of desired transgenic animal ...

Quantitative Comparison of cis-Regulatory Element (CRE) Activities in Transgenic Drosophila melanogaster

Quantitative Comparison of cis-Regulatory Element CRE Activities in Transgenic Drosophila melanogaster

Kvantitativ jämförelse av Cis-Regulatory Element (CRE) Aktiviteter i transgena Drosophila melanogaster</em

Gene expression patterns are specified by cis-regulatory element (CRE) sequences, which are also called enhancers or cis-regulatory modules. A typical CRE ...

Live Imaging of Apoptotic Cell Clearance during Drosophila Embryogenesis

Live Imaging of Apoptotic Cell Clearance during Drosophila Embryogenesis

Live avbildning av Apoptotic Cell Utförsäljning under<em&gt; Drosophila</em&gt; Embryogenesis

The  proper elimination of unwanted or aberrant cells through apoptosis and  subsequent phagocytosis (apoptotic cell clearance) is crucial for normal  ...

Recombineering Homologous Recombination Constructs in Drosophila

Recombineering Homologous Recombination Constructs in Drosophila

Recombineering homolog rekombination Konstruktionerna i<em&gt; Drosophila</em

The continued development of techniques for fast, large-scale manipulation of endogenous gene loci will broaden the use of Drosophila melanogaster as a ...

Culturing of Human Nasal Epithelial Cells at the Air Liquid Interface

Odling av Human Nasal epitelceller på Air Liquid Interface

In vitro models using human primary  epithelial cells are essential in understanding key functions of the respiratory  epithelium in the context of ...

Quantitative Immunofluorescence Assay to Measure the Variation in Protein Levels at Centrosomes

Kvantitativ Immunofluorescens analys för att mäta variationen i proteinnivåer vid Centrosomes

Centrosomes are small but important organelles that serve as the poles of mitotic spindle to maintain genomic integrity or assemble primary cilia to ...

Dissection and Mounting of Drosophila Pupal Eye Discs

Dissection and Mounting of Drosophila Pupal Eye Discs

Dissektion och montering av<em&gt; Drosophila</em&gt; PUPP Eye Skivor

The Drosophila melanogaster eye disc is a powerful system that can be used to study many different biological processes.  It contains approximately 800 ...