单苍蝇检测方法的觅食行为的果蝇
November 4th, 2013
在这个视频文章中，我们描述了一个自动检测测量饥饿或过饱的嗅觉依赖食物搜索行为的影响在成年果蝇果蝇。
该程序的总体目标是量化成年果蝇 Salala Melanogaster 的食物剥夺引发的行为变化。这是通过首先让苍蝇饿着 18 到 24 小时来实现的。第二步是将单个苍蝇加载到行为室中，每个行为室的中心都有一个吸引人的气味源。
接下来，带有数码相机的计算机系统随着时间的推移跟踪每次飞行的位置并记录下来。它的坐标，用于以后的数据分析。最后一步是使用自定义软件确定每只苍蝇到达气味源的延迟。
最终，这种高通量食物搜索行为测定可用于研究神经回路功能与行为反应之间的关系。与现有方法（如 Teammates）相比，该测定的主要优点是它量化了单只果蝇的趋化行为。这种方法可以帮助回答神经生物学中的问题，例如哪些神经回路对趋化行为很重要，以及这些神经回路如何受到动物内部生理状态的调节。
这种方法的目标是在短时间内获得大型行为数据集。虽然这种方法让我们深入了解了觅食行为，但它也可以用于研究其他行为，例如 make localization。这种方法的视觉演示至关重要。
正确的苍蝇处理和计算机软件的执行对于本实验的成功都至关重要。一般来说，刚接触这种方法的人在开始时可能会有点挣扎，因为需要一些时间和耐心来学习如何轻轻地处理苍蝇，证明该程序将引起注意。在苍蝇收集之前联系我的实验室的技术人员。
在受控的温度和湿度条件下，以 12 小时的光暗循环饲养实验果蝇。在 EEC 爆炸当天，在二氧化碳下麻醉果蝇，然后在显微镜下对它们进行性别鉴定。几个基本标准可用于区分男性和女性。
雄性的四条腿上有一小块黑色的刷毛，称为性梳，而雌性则没有。此外，雄性腹部的尖端被深色角质层覆盖，并显示雌性没有的生殖器，收集雌性苍蝇并将它们与四到五只白眼雄性一起放入新的食物档案中，每个小瓶年龄最多 30 只苍蝇。苍蝇经过两到五天的准备，首先将单个组织向下推到空塑料瓶的底部，用蒸馏水完全浸泡组织。
然后用物体向下推纸巾，轻轻挤出多余的水。倒置小瓶以丢弃多余的水。应该有足够的水来保持苍蝇的水分和饥饿室的湿润，但不足以淹死苍蝇。
在实验开始前大约 18 到 24 小时，将果蝇从食品小瓶转移到饥饿室中并塞住小瓶。将样品瓶在受控的温度和湿度条件下存放过夜，直到实验开始。通过在 10 毫升蒸馏水中加入 100 毫克低熔点 aros 来制备 1% agro 溶液。
装在玻璃瓶中。在微波炉中加热农业溶液，直到它开始沸腾，但在它沸腾之前，停止微波炉并旋转烧瓶一次。再重复此步骤两次，直到 aros 完全溶解。
通过在热板上保持烧瓶温暖，将 Aros 溶液保持在液态。在 50 摄氏度下，将 990 微升 1%aro 溶液和 10 微升苹果醋加入 1.5 毫升倒置的 DF 管中。要制备 1% 苹果醋溶液，请将溶液涡旋至混合，然后放入设置为 50 摄氏度的干浴培养箱中，将测试室设置为所需的条件，例如温度和湿度。
打开 660 纳米 LED 面板。用热水冲洗筛子和测试板，然后在烘箱中加热，直到所有水分蒸发。凉。筛子和板可降至测试室温度。
在开始实验之前，将一个浅盘放在扩散板的顶部并注满水，以增加局部湿度并掩盖 aros 液滴中的水。最后，将筛子放在水盘上。测试板由透明丙烯酸制成，由六个测试场组成。
滑块包含容纳室，允许苍蝇装载、临时收容和同时将 6 只苍蝇释放到各自的腔室中。在实验开始时，蚀刻在板中每个区域中心的十字准线表示应移取气味剂。将滑块插入亚克力测试板。
轻轻地将吸液器滑入小瓶中，穿过棉塞，让大约六只苍蝇进入吸液器。在处理它们时尽可能温和是至关重要的。人们可以利用照片策略，苍蝇行为来诱导苍蝇，通过将小瓶开口指向昏暗的光源来走向吸气器。
如有必要，可以轻柔抽吸以吸出大约 6 只雌性果蝇。避免选择白眼雄性果蝇。将吸气器的尖端插入测试板的第一个孔中。
让一只苍蝇进入固定室，然后轻轻向前推进滑块，将另一只苍蝇加载到下一个孔中。继续直到苍蝇。占据板的所有六个保持单元。
然后将 5 微升 1% 苹果醋 agarro 溶液直接移液到测试板内表面的十字准线中心。要将测试板居中，请打开名为 Positioning tool vi 的文件。单击屏幕左上角的白色箭头运行文件。
将测试板放在 sib 的顶部，使竞技场开口面向 SIV 地板，并且气味目标位于板的天花板上。对齐完成后，将测试板的十字准线与监视器屏幕上的十字空气对齐。通过单击监视器左上角附近的红点来中止执行，以跟踪和记录苍蝇的坐标。
在每次 food search 试用期间，打开采集软件文件。飞行跟踪六 vi.通过单击显示器左上角的白色箭头来运行文件。
为文件指定一个名称，然后单击 "确定"。推进测试室中的滑块，将果蝇释放到测试场中。小心不要移动测试室，因为这会导致坐标记录不正确。
单击开始并确保测试室中唯一的光源是 LED 面板。试验完成后，取下筛子和行为室。从筛子上提起测试板，然后将测试板浸入冰中以去除苍蝇。
用热水轻轻清洁盘子并清除任何 agros 碎屑。将测试板放入干燥箱中以去除水分。打开小风扇约两分钟，使测试区域通风。
关闭风扇，将下一组果蝇加载到下一个测试板中。按照文本协议中的说明，继续使用自定义软件执行数据分析。数据分析软件和布局用于根据一组分析标准评估每只果蝇在 10 分钟试验期间的性能。
这些标准用于确定来自每只苍蝇的数据是否将用于数据分析，旨在消除那些由于受伤、疾病、压力或缺乏动力而无法执行食物搜索任务的苍蝇，处于非活动状态超过 300 秒的苍蝇被视为不活跃并被从数据集中拒绝，除非它们已经成功定位了食物来源或展品。在非活动期后至少 100 秒内平均速度大于每秒 100 毫米，以仅选择那些在活动气味的早期阶段表现出健康速度的苍蝇。仅接受在试验的前 50 秒内在一定速度范围内移动的苍蝇进行数据分析，试验开始后未穿过竞技场所有四个象限并直奔食物来源的苍蝇被拒绝。
在10 毫米半径内向食物源靠近和远离食物源至少 50 秒的苍蝇被视为已成功找到食物源。描绘苍蝇随时间与气味源的距离的图可用于评估这种罕见情况下在苍蝇位置出现可见伪影的竞技场。跟踪也会被拒绝。
数据采集软件检测到苍蝇以外的对象的任何事件都可以创建伪影。它们通常显示为横跨竞技场或从竞技场中心向外辐射的长直线。饥饿 18 至 24 小时的成年果蝇比被喂食的苍蝇对食物相关气味表现出更高的嗅觉敏感性。
成功找到食物气味来源的果蝇累积百分比的图形图显示，30% 的饥饿果蝇在 10 分钟窗口内成功。相比之下，只有 7% 的喂食苍蝇这样做。饥饿的苍蝇对醋的吸引力应该比单独使用 agros 车辆的吸引力要大得多，这一观察结果可用于解决测试条件。
例如，当使用野生型果蝇在 32 摄氏度、环境湿度为 35% 的情况下进行食品搜索实验时，未检测到苍蝇对醋的吸引力与 aros 控制之间的显着差异，这可能是由于在温暖的测试温度下发现的对水的吸引力增加。通过将测试湿度提高到 50% 到 60% 之间，这种行为转变得到了纠正，并且恢复了对醋和 agros 载体的吸引力之间的显着差异。一旦掌握，这项技术可以在 12 分钟内进行，如果执行得当，包括 10 分钟的实验试验。
在尝试此程序时，重要的是要记住非常轻柔地处理苍蝇，以免伤害或打扰它们。请记住，测试板和筛子在干燥箱中时可能会非常热，因此应在显影后戴上烤箱手套将其取下。这项技术为神经生物学领域的研究人员探索趋化行为铺平了道路。
这项技术也可以用于研究苍蝇定位其他气味物体的能力。例如，它可以应用于雄性果蝇的配偶定位行为的研究。看完这个视频，你应该对如何准备实验、调整实验条件、运行实验、分析每只苍蝇的表现有一个很好的了解，最终会给你提供一个累积图，显示成功定位气味源的果蝇的百分比。
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概述
本视频文章介绍了一种自动化分析，旨在评估饥饿和饱腹感对成年果蝇（黑腹果蝇）嗅觉依赖性食物搜索行为的影响。该过程涉及饥饿果蝇，并跟踪它们对吸引性气味源的反应行为。
关键研究组成部分
科学领域
- 神经科学
- 行为生物学
- 昆虫学
背景
- 了解饥饿对行为的影响对于洞察进食机制至关重要。
- 黑腹果蝇是研究嗅觉行为的模型生物。
- 自动化跟踪系统提高了行为分析的精度。
- 食物剥夺可以显著改变果蝇的搜索行为。
研究目的
- 量化食物剥夺对成年果蝇行为变化的影响。
- 探讨饥饿与嗅觉搜索行为之间的关系。
- 利用技术对果蝇行为进行准确测量。
使用的方法
- 在测试前，果蝇饥饿18至24小时。
- 将单个果蝇放入带有气味源的行为室中。
- 一个配备数字摄像头的计算机系统随时间跟踪果蝇的位置。
- 自定义软件分析果蝇到达气味源的延迟。
主要结果
- 该分析成功测量了果蝇对饥饿的反应延迟。
- 使用自动化系统有效量化了行为变化。
- 结果表明饥饿水平与搜索行为之间存在明确关系。
- 该方法为未来的嗅觉行为研究提供了可靠的框架。
结论
- 这种自动化分析是研究饥饿对行为影响的有价值工具。
- 研究结果有助于理解黑腹果蝇的嗅觉驱动食物搜索。
- 该方法可应用于行为神经科学的进一步研究。
常见问题
Executive Industry Relevance
This assay enables high-throughput quantification of hunger-modulated olfactory-driven behavior in Drosophila, providing a scalable model for target validation in neurobehavioral drug discovery. By measuring latency to odor source as a functional readout, it supports mechanistic de-risking of compounds affecting feeding circuits or sensory processing. The system’s reproducibility and automated data capture facilitate cross-functional collaboration between discovery biology and preclinical teams.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Interrogates therapeutic hypotheses linking hunger state to olfactory sensitivity and foraging motivation.
- Operational Value: Enables functional validation of targets involved in chemotactic behavior through quantifiable behavioral output.
- Predictive Value: Supports portfolio triage by identifying compounds that alter food search latency with high sensitivity.
Screening & Assay Development
- Assay Readiness: Prepares validated biological systems for downstream screening by standardizing fly handling and odor delivery.
- Reproducibility: Ensures consistent quantitative outputs via automated tracking and predefined acceptance criteria for data inclusion.
- Scalability: Supports parallel testing of six flies per run, enabling efficient compound evaluation and hit confirmation.
Translational & Preclinical Research
- Disease Relevance: Models olfactory-driven foraging as a disease-relevant system for studying appetite regulation and sensory processing disorders.
- Translational Continuity: Bridges discovery findings to preclinical validation by preserving behavioral endpoints across workflow stages.
- Risk-Adjusted Advancement: Informs go/no-go decisions based on statistically significant changes in odor localization latency.
Pipeline & Workflow Integration
The assay fits within the discovery continuum from target hypothesis testing through lead identification, offering a behavioral bridge to mechanistic and phenotypic screening campaigns.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing of neural circuit function in chemotaxis and internal state modulation.
- Screening: Delivers assay-ready, reproducible systems with quantitative latency metrics for compound library evaluation.
- Analytics: Generates latency and success-rate outputs enabling statistical comparison across experimental conditions.
- Translational Research: Connects to preclinical work through conserved olfactory-behavioral pathways relevant to feeding disorders.
- Enterprise Reuse: Functions as a reusable platform for screening neuroactive compounds affecting motivation, sensation, or arousal.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in target engagement by linking molecular perturbation to measurable behavioral change.
- Operational Value: Delivers standardized, high-throughput data collection with minimal inter-user variability.
- Strategic Value: Improves capital efficiency by enabling early detection of off-target or ineffective compounds.
- Portfolio Impact: Enhances risk-adjusted prioritization through objective, quantifiable behavioral phenotyping.
Implementation Considerations
- Requires expertise in Drosophila handling, behavioral neuroscience, and automated tracking systems.
- Depends on controlled environmental chambers, red-light imaging, and custom data acquisition software.
- Necessitates cross-team standardization of fly starvation protocols, odor preparation, and data quality thresholds.
- Involves adaptation considerations when extending to other odorants or behavioral paradigms like mate localization.
- Includes practical limitations such as sensitivity to temperature, humidity, and odor contamination, as noted in source troubleshooting.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:05
Title
2:16
Fly Collection and Starvation
3:54
Preparation of the Food Odor
4:54
Testing Room and Behavior Chamber Setup
5:34
Fly Loading into the Testing Plates
7:03
Positioning the Testing Plate
7:39
Record the Fly Position During the Experiment
9:00
Results: Data Analysis and Quality Control
11:48
Conclusion
