耐力训练方案及黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）的纵向性能检测

以下实验的目的是利用一种新型的耐力训练方案对Dsof和黑腹果蝇（Melanogaster）进行训练，并评估运动训练的效果。该实验通过使用一种自动化装置实现，该装置可反复抬起并放下多个装有果蝇的试管，从而反复激活果蝇的本能攀爬反应，使果蝇完成一次锻炼过程。在为期三周的训练期间，果蝇每天按照逐渐增加的训练时间表进行训练，训练时长从两小时逐步增加至三小时。

接下来，果蝇将接受多种行为学检测，以评估运动所产生的效应。结果显示，通过快速诱导的负向趋地性或环形实验测定，运动组果蝇的攀爬速度更快。与现有的其他动物耐力训练等方法相比，该技术的主要优势在于拥有大量可用于操控黑腹果蝇（Drosophila）遗传学的工具。

在耐力运动的研究中，我们最初产生这一方法的想法是在进行大量单次负向趋地性实验时。我们想知道果蝇能够持续攀爬多长时间，以及是否可以通过这种方式对它们进行耐力训练。动力塔结构搭建在一块矩形胶合板上，该胶合板通过夹具固定在桌面上。

每分钟4.5转。齿轮电机放置在若干块木板上，并连接至调速器、保险丝和电源开关。在接线盒中，一个三英寸风扇被固定在金属管内，朝向电机以进行冷却。

与电机相连的是一个带有滚轮的旋转臂。末端的电机和旋转臂向下推动连接在胶合板上的弯杆的一端。弯杆另一侧装有门铰链，并连接一个轮子，使其能够在平台上滚动。

当电机旋转时，它会随之上下运动，通过调节电机的功率，使一个完整的旋转周期持续15秒。平台上方使用弹力绳固定果蝇小瓶架，果蝇小瓶被放入这些架子后，再用固定在平台上的金属网筛加以固定。平台通过弹力绳连接，可沿标准滑轨上下滑动，底部的泡沫塑料垫可缓冲其下落时的冲击。动力塔在温度受控的房间内运行，以匹配动物培养所需的环境条件。

进行运动实验时，至少需要240只年龄匹配的雄性果蝇，用于耐力及负向重力趋向性或攀爬能力的纵向监测。将果蝇以每管20只的密度进行培养。将培养管分为两组，大小相等，其中一组进行运动处理，该组培养管应使用棉塞封口；对照组则应使用海绵塞封口。

使用海绵进行固定，因为其可调节的尺寸便于将其轻松放置在小瓶底部附近。较柔软的海绵材料还可减少由较硬的塞子造成的损伤。在测试前，应每隔一天更换一次培养瓶中的食物。

训练期间，果蝇应保留在食物小瓶中，因为如果使用空的小瓶，会有更多的果蝇遭受与训练相关的损伤。在将对照组果蝇装入动力塔的小瓶时，应将海绵塞向下压至距离食物表面约三毫米处，从而限制果蝇的活动空间。

为了获得一致的结果，需进行规律的运动。每周连续五天对两组果蝇进行测试，采用渐进式时间安排，在三周内将每次训练时长从每天两小时逐步增加至三小时。当然，也可采用其他任何训练方案。

在为期三周的时间内，保持处理方式、每日实验时间和检测方法的一致性至关重要。通过周密的实验安排和规范的操作流程，可降低误差和疲劳带来的影响。可在训练方案之前、期间或之后，对果蝇进行纵向的重复检测。

它还可用于评估对环境变量的更安全反应。在不进行训练的日子进行疲劳试验。每天开始时，将两组果蝇装载到动力塔上。

启动设备，每10分钟观察一次每个小瓶。若连续四次滴落过程中，某小瓶中爬升高度超过两英寸的果蝇数量均不超过五只，则认为该组果蝇已疲劳。在动力塔仍在运行时，将疲劳的果蝇移除，并记录移除时间。

观察所有小瓶，最长观察时间为10小时，并汇总结果。一种用于定量的检测方法。训练效果的评估指标为每日测量的跑步速度，可在整个训练期间及之后持续进行。

为了测量训练的长期效应。开始爬行速度或环形实验时，首先将果蝇转移至新的空瓶中，并将六支试管成排放入试管架中。使用卷好的胶带将试管固定在试管架上。

然后将架子放置在光源前方，例如使用X射线观片灯，以提供对小瓶的均匀照明。接着设置相机对架子进行拍照，确保每只果蝇在每个小瓶中的位置均清晰可见。随后轻敲这六个小瓶，使所有果蝇均被震落到小瓶底部，并立即拍摄计时照片。

果蝇全部被击倒后两秒。如果使用相机闪光灯，应保持一致地使用。在进行动力塔实验前，每组试管需重复此过程四次。

为分析数据，使用软件对每张照片单独评分，以确定小瓶的上边界和下边界。然后测量每只果蝇的爬升高度，并将爬升高度数据复制到 Excel 中。

每只试管中的每只果蝇根据其爬升至的象限高度被赋予0到4的评分，爬至最高象限者得4分，完全不爬升者得0分。针对每支试管，计算20只果蝇各自的得分，并求得该群体的平均得分。

这被称为攀爬指数。数据分析时采用当天每个群体四个攀爬指数的平均值。如果无法获得图像处理软件，可在空的样品管上绘制象限线，并手动为果蝇分配象限值，而野生型果蝇在耐力实验方案中表现出攀爬能力随年龄增长而下降的程度减轻。

这种效应在训练结束后仍然持续存在，这通过为期五周龄的纵向环状实验得到了反映。因此，通过动力塔程序诱导的运动可作为行为输入，用于评估遗传或环境因素对这一效应的调节能力。反之，动力塔也可用作输出指标。

例如，当测试饮食中蔗糖含量不同的果蝇的疲劳时间时，发现蔗糖含量越高，其耐力能力越强。在进行该实验操作时，重要的是要确保所有果蝇群体的年龄相匹配，并且在整个实验过程中操作方法保持一致。

观看本视频后，您应能充分理解如何对任意基因型的果蝇进行耐力训练和评估。