ذبابة الفاكهة سلوك التجنب السلبي كنموذج جديد لدراسة التعلم الترابطي المتردد

يصف هذا البروتوكول فحصا سلوكيا بسيطا يسمح بدراسة التعلم الترابطي الضار وتوحيد الذاكرة في الذباب، بما في ذلك آثار تفاعلات البيئة الجينية. الفحص المعروض هنا هو إجراء بسيط وقابل للتكرار وفعال من حيث التكلفة لدراسة آليات الذاكرة التي يمكن تجميعها بسهولة مع عدد قليل من اللوازم المتاحة. يمكن أن يوفر هذا الفحص نظرة ثاقبة على الآليات الأساسية الكامنة وراء ضعف التعلم والذاكرة الناتجة عن مختلف التلاعب الوراثي والدوائي والغذائي.

سيكون من بين إظهار هذا الإجراء مورغان تيدر وستيفن برادلي ، وهما طالبان جامعيان من مختبري. للبدء ، قم بحفر ثقب أربعة ملليمترات عموديا حوالي أربعة ملليمترات من الأسفل داخل أنبوب ثقافة البولي بروبيلين 14 ملليلتر. قم بإزالة الجزء العلوي من أنبوب الاستزراع لعمل جزء سفلي بطول 45 ملم يستخدم كمقصورة سفلية.

اقطع الجزء العلوي من طرف ماصة 1000 ميكرولتر لإنشاء جزء 12 ملم. أدخل الشظية في فتحة أربعة ملليمترات من أنبوب الاستزراع كرصيف تحميل لنقل الذباب. اقطع قطعة 15 ملم من أنابيب الفينيل الشفافة وأدخل المقصورة السفلية والعلوية من طرفيها المتقابلين في الأنبوب.

قم بتوصيل التجميع عموديا باستخدام مشبك قابل للتعديل ذو شقين. حدد موقع المقصورة العلوية المتصلة عموديا بأنابيب الصدمة. قم بتوصيل أنابيب الصدمة بمحفز كهربائي لتوليد صدمات كهربائية.

باستخدام كتلة باردة من الجليد ، قم بشل حركة الذباب البالغ من العمر ثلاثة إلى أربعة أيام ونقله إلى قوارير منفصلة مع الطعام قبل 24 ساعة من التجربة. قم بتعيين رمز لجميع القوارير كما هو موضح في المخطوطة النصية. تمتص بلطف ذبابة واحدة في شفاط الفم عن طريق سحب الهواء.

قم بإيداع الذبابة عن طريق النفخ الخفيف في رصيف التحميل وابدأ على الفور مؤقت وساعة توقيت لمدة دقيقة واحدة. قم بتشغيل المحفز وتوصيل صدمة كهربائية عندما تدخل الذبابة أنبوب الصدمة. اضغط على ساعة الإيقاف لتسجيل زمن الوصول الأول.

إذا عادت الذبابة إلى أنبوب الصدمة ، فقم بتوصيل صدمات إضافية. باستخدام حصيلة أو عداد يستند إلى Arduino ، سجل عدد الصدمات خلال تجربة مدتها دقيقة واحدة. انقل الذبابة برفق مرة أخرى إلى القارورة في نهاية تجربة مدتها دقيقة واحدة.

سجل زمن الوصول وعدد الصدمات المستلمة وأي تغيير ملحوظ في السلوك. باستخدام 70٪ من الإيثانول ، قم بتنظيف المقصورة السفلية والصدمات. يمسح بمنديل تنظيف خال من الوبر ويجففه باستخدام مجفف شعر.

كرر التجربة مع الذبابة التالية. نظف المقصورة السفلية بالماء والمنظفات عديمة الرائحة بعد الانتهاء من التجربة. باستخدام 70٪ من الإيثانول ، امسح المقصورة السفلية والصدمة وجففها بالهواء طوال الليل.

من خلال تكرار العملية المذكورة أعلاه بعد 24 ساعة ، قم بإجراء تجربة ثانية. في تسلسل مماثل ، اختبر الذباب. بعد إجراء فحص التجنب السلبي في ذباب ذبابة الفاكهة الميلانوغاستر الذكور ، أظهرت النتائج أن الكمون يزداد ، وينخفض عدد الصدمات ، مما يدل على أن الذباب تعلم الارتباط بين المقصورة العلوية والصدمة الكهربائية.

كشف توزيع التردد أن معظم الذباب يدخل المقصورة العلوية ويتلقى صدمة واحدة إلى ثلاث صدمات في التجربة الأولى. بحلول التجربة الرابعة ، لا يدخل معظم الذباب المقصورة العلوية ولا يتلقى أي صدمات. في التجارب اللاحقة ، تم تقليل مدة التجربة إلى دقيقة واحدة لأن توزيع التردد لوقت الاستجابة أظهر بوضوح أنه إذا لم تدخل الذبابة المقصورة العلوية في غضون 60 ثانية في التجربة الأولى ، فإنها عادة لا تدخل على الإطلاق.

تكررت تجارب فحص التجنب السلبي في ذبابة الفاكهة المحاكية الذكور والإناث. وقد أظهرت النتائج أن الذباب كان فعالا في تعلم سلوك التجنب السلبي كما يتضح من التغيرات في التوزيع الترددي لوقت الاستجابة والصدمات في الذباب الذكور والإناث. ولم تكشف المقارنة بين زمن الوصول وعدد الصدمات بين الذكور والإناث عن أي فروق ذات دلالة إحصائية.

ومع ذلك ، تلقت إناث الذباب صدمات أكثر قليلا في كل تجربة. كشف تحليل نوبات الاستمالة في التجربتين الثانية والثالثة أن المدة الإجمالية للاستمالة تنخفض بشكل كبير في الذباب الإناث من التجربة الأولى إلى التجربة الثالثة. هذا يشير إلى أن الذباب يعاني من الإجهاد السلوكي الذي يوازي السلوكيات الشبيهة بالقلق من القوارض.

تظهر المقارنة بين آثار النظام الغذائي الغربي وممارسة الطيران على سلوك التجنب السلبي أن النظام الغذائي الغربي يقلل من الكمون ويزيد من عدد الصدمات التي تشير إلى أن النظام الغذائي الغربي يضعف التعلم الترابطي الكاره في الذباب. على العكس من ذلك ، خففت ممارسة الطيران من التأثير السلبي للنظام الغذائي الغربي. عند محاولة هذا الإجراء ، تذكر عدم الضغط على الذباب.

الذباب المجهد إما أن يدخل المقصورة العلوية بسرعة كبيرة أو لن يدخل على الإطلاق. يجب إجراء جميع التجارب في ظل نفس الظروف البيئية وفي نفس الوقت من اليوم. تمنح هذه التقنية الباحثين فحصا بسيطا جديدا يمكن استخدامه لتشريح الآليات الجوهرية للتعلم وتوحيد الذاكرة في الذباب.