本方案提供了一个用于评估黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）中由应激引起的行为变化的框架。通过结合互补的检测方法，可对单只果蝇的活动性、探索行为和决策能力进行定量分析。该方法具有灵活性，可适用于广泛的研究领域，包括应激生物学、代谢以及神经行为功能的研究。
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摘要
摘要
代谢性、神经退行性以及应激相关疾病常伴随运动能力改变、决策功能受损以及行为灵活性下降。然而，目前尚缺乏便捷可用的多模态行为分析框架，用于量化这些表型 黑腹果蝇 仍然有限。本文介绍了一种整合了强迫游泳暴露、Y迷宫转向行为和利手性、趋光性以及FlyVac系统中的活动性评估、开放场探索和利用长期运动监测的方案 果蝇 活动监测被呈现。这些互补性检测可捕捉行为的多个维度，包括运动输出、动机、决策结构和行为变异性，作为神经与代谢状态的功能性读出指标。该流程具有可扩展性、可重复性，并可适应药理学、遗传学和环境干预，为检测与应激、代谢及神经退行性变相关的行为表型提供了一个多功能框架 果蝇.
引言
行为改变，例如运动能力、决策能力和探索活动的变化，被广泛用作反映生物体神经和生理状态的个体水平指标。在不同物种中，神经功能障碍常表现为运动模式的改变、探索动机的降低、感觉引导的决策行为受损以及行为可预测性的变化。由于这些个体水平的行为输出整合了神经、代谢和生理状态，因此可作为可扩展的检测手段，用于识别与疾病相关的表型。然而，尽管黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）在分子遗传学和神经科学领域被广泛应用，目前仍缺乏能够同时捕捉运动表现、决策结构和行为变异性的标准化多模态行为分析框架。
模式生物对于研究应激相关和神经精神表型的潜在机制至关重要，因为在人类中往往无法进行受控的实验操作。应激相关的行为综合征存在于许多生物类群中，包括昆虫，并涉及保守的神经调质系统（如5-羟色胺和多巴胺）以及代谢信号通路。因此，果蝇因其较短的世代周期、易于进行遗传操作以及与疾病相关的通路具有高度保守性，已成为连接分子功能障碍与个体水平行为结果的有力研究体系1,2。
同时，果蝇（Drosophila）的许多行为学检测通常单独应用，难以区分一般的疾病效应、运动功能障碍、动机变化以及决策层面的行为改变。此外，仅依赖平均行为指标可能会掩盖具有生物学意义的表型，因为神经调节和发育干扰常常....
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方案
强迫游泳实验遵循3R原则（替代、减少和优化）。通过使用黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）作为无脊椎动物模型，实现了替代，从而避免了因伦理原因日益受限的脊椎动物强迫游泳范式。该实验具有高通量特性，能够从相对较小的实验群体中获得可靠的行為推断，从而支持减少动物使用数量的原则。优化方面，将游泳暴露时间限制在2分钟，该时长可防止果蝇耗竭或溺亡，并在测试结束后立即完全恢复正常的运动行为。综上所述，这些考虑确保了实验在提供有意义的行为数据的同时，最大限度地减少潜在的应激反应，提高伦理可接受性，包括在教育环境中的应用。
1. 诱导类抑郁状态 黑腹果蝇 （振动应激方案）
- 在羽化后24小时内，于轻度CO₂麻醉下收集雄性D. melanogaster。所有细节详见材料表。
- 将果蝇以每组10只的方式放入聚丙烯或丙烯酸小瓶（95 mm长 × 25 mm内径）中，并用棉塞密封。
- 使用振动平台对果蝇施加机械振动（300 Hz）。
- 在含有标准食物的小瓶中，施加重复循环，每次包括45分钟振动，随后15分钟恢复 。
- 每天持续进行振动循环，总计6小时。
- 连续3天重复该应激方案。
- 对照组果蝇在相同饲养条件下饲养，但不接....
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结果
应用振动应激方案后，在多个检测中观察到可测量的行为改变（图1），这些检测旨在捕捉黑腹果蝇（D. melanogaster）的活动性、应对行为和决策能力。
类似抑郁的诱导
与未受应激的对照组相比，经受重复机械振动（图1A）的果蝇表现出探索活动减少以及行为反应的改变。这些变化在后续的行为检测中保持稳定，表明振动范式有效诱导了一种持续性的类抑郁状态。
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讨论
本方案展示了一种用于诱导并量化黑腹果蝇（D. melanogaster）抑郁样行为状态的多模态方法。通过基于振动的应激范式结合互补的行为学检测，本研究显示，可在应对行为、运动活性、探索动态、决策能力及行为变异性等多个指标中检测到抑郁样状态的诱导16。本研究所采用的应激方案旨在作为一种实用工具，用以诱发可测量的行为变化，并展示多模态框架的应用价值，而非作为本方案的主要关注点。该整合框架凸显了将传统基于活动的读数与行为个体性测量相结合的重要性。本研究获得的强迫游泳实验结果与先前研究一致，验证了该检测方法作为评估果蝇被动应对行为的有效性。与早期研究结果相似，经历应激的果蝇表现出游泳行为改变，其特征为静止时间增加，支持了振动应激作为诱导范式的可靠性5。结合此前在果蝇（Drosophila）中观察到的应激诱导行为变化的研究，这些发现进一步确立了强迫游泳实验作为抑郁相关行为表型分析中可靠组成部分的地位18。
使用果蝇.......
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披露
作者声明无利益冲突。
致谢
感谢富布赖特美国学生项目、拉脱维亚富布赖特办事处以及美国国务院。 本项目得到了拉脱维亚科学委员会资助（项目编号：lzp-2024/1-0437）。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 麻醉设备：例如，Benchtop Flowbuddy，带 Ultimate Flypad 的完整系统 | Genesis Scientific，美国加利福尼亚州埃尔卡洪 | 59-122BCU | |
| BioSan MSV-3500 多速涡旋振荡器 | Biosan SIA，拉脱维亚里加 | BS-010210-TAH | 所有平台 |
| 窄口小瓶用棉质封口 | Flystuff，Genesee Scientific，美国加利福尼亚州埃尔卡洪，邮编 92020 | 货号：51-101 | |
| 果蝇活动监测仪（DAM2） | TriKinetics公司，美国马萨诸塞州沃尔瑟姆 | DAM2；RRID：不可用 | 32 支试管 |
| 黑腹果蝇（Oregon-R-modENCODE） | 黑腹果蝇（Oregon-R-modENCODE） | BDSC:25211；RRID:BDSC_25211 | |
| GraphPad Prism | GraphPad 软件，美国马萨诸塞州波士顿 | 目录名称：GraphPad Prism，RRID:SCR_002798 | 版本 11.0.1 |
| 罗技 C920 高清专业网络摄像头，高清 1080p 镜头 目录名称：HD Pro Webcam C920 | Logitech Europe S.A.，瑞士洛桑 | RRID：暂无 | 用于强迫游泳实验的顶部记录摄像头 |
| 窄口果蝇培养管，聚丙烯材质 | Flystuff，Genesee Scientific，美国加利福尼亚州埃尔卡洪，邮编 92020 | 货号：32-120BF | |
| Noldus EthoVision XT | Noldus 信息技术公司，荷兰瓦赫宁根 | RRID: SCR_000441 | 15.0 版 |
| 十二烷基硫酸钠（SDS， ≥99%) | 德国达姆施塔特默克股份有限公司（Sigma-Aldrich） | 目录名称：十二烷基硫酸钠（ACS 级试剂， ≥99% 纯度）；RRID：不可用 | |
| 蔡司 Stemi 508 体视显微镜 | 卡尔蔡司股份公司，奥伯科亨，巴登-符腾堡州ü德国 rttemberg | 15634448 |
参考文献
- Chan HY, Bonini NM. Drosophila models of human neurodegenerative disease. Cell Death & Differentiation. 2000 Nov;7(11):1075-80.
- McGurk L, Berson A, Bonini NM. Drosophila. as an in vivo model for human neurodegenerative disease. Genetics. 2015 Oct 1;201(2):377-402.
- Honegger KS, Smith MA, Churgin MA, Turner GC, de Bivort BL. Idiosyncratic neural coding and neuromodulation of olfactory individuality in Drosophila. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2020 Sep 22;117(38):23292-7.
- Neckameyer WS, R. Nieto-Romero A. Response to stress in Drosophila. is mediated by gender, age and stress paradigm. Stress. 2015 Mar 4;1....
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