Drosophila 被动回避行为作为研究关联性厌恶学习的新范式

本方案描述了一种简单的动物行为学实验方法，可用于研究果蝇的负面关联学习及记忆巩固过程，包括基因与环境相互作用的影响。本文所述的实验方法操作简便、可重复且成本较低，仅需少量易得的材料即可完成组装，适用于学习与记忆机制的研究。该方法有助于揭示由不同遗传、药物及饮食干预所导致的学习与记忆障碍背后的基本机制。

本实验操作将由本实验室的本科生 Morgan Tedder 和 Steven Bradley 演示。首先，在一个 14 毫升聚丙烯培养管底部向上约 4 毫米处，垂直钻一个直径 4 毫米的孔。切去培养管上部，保留 45 毫米的底部片段，作为下层室使用。

剪下1000微升移液器吸头的顶部，制成一段12毫米的片段。将该片段插入培养管的4毫米孔中，作为转移果蝇的装载平台。剪取一段15毫米长的透明乙烯基管，从相对两端将上、下室插入该管中。

使用双臂可调夹具将装置垂直固定。将上部腔室垂直安装，并连接冲击管。将冲击管与电刺激器连接，以产生电刺激。

使用预冷的冰块固定三至四日龄的果蝇，并在实验前24小时将其转移至含有食物的独立小瓶中。按照文稿中所述方法为所有小瓶编号。通过吸气，轻轻将一只果蝇吸入口腔吸管中。

将果蝇轻轻吹入装载区，立即启动一分钟计时器和秒表。打开刺激器，当果蝇进入电击管时给予电击。按下秒表记录第一次反应潜伏期。

如果果蝇重新进入电击管，则给予额外电击。使用计数器或基于Arduino的计数装置，记录一分钟试验期间的电击次数。在一分钟试验结束时，轻柔地将果蝇转移回试剂瓶中。

记录潜伏期、接受电击的次数以及任何显著的行为变化。使用70%乙醇清洁下方区域和电击室，用无尘清洁纸巾擦拭，并用吹风机吹干。

用下一只果蝇重复实验。实验结束后，用水和无味清洁剂清洗下部区域。使用70%乙醇擦拭下部区域和电击区域，并过夜风干。

在24小时后重复上述过程，进行第二次试验。以相似的顺序测试果蝇。在对黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）雄性果蝇进行被动回避实验后，结果显示，果蝇进入上层区域的潜伏期延长，遭受电击的次数减少，表明果蝇已学会将上层区域与电击关联起来。

频率分布显示，在第一次实验中，大多数果蝇会进入上部区域并受到一到三次电击。到第四次实验时，大多数果蝇不再进入上部区域，且未受到电击。在后续实验中，实验时长被缩短至1分钟，因为潜伏期的频率分布明确表明：若果蝇在第一次实验中60秒内未进入上部区域，则通常将不再进入。

在拟果蝇（Drosophila simulans）的雄性和雌性果蝇中重复进行了被动回避实验。结果表明，雄性和雌性果蝇均能有效学习被动回避行为，这从其在潜伏期和电击次数频率分布上的变化可以明显看出。对雄性和雌性果蝇的潜伏期及电击次数进行比较，未发现任何具有统计学意义的差异。

然而，雌性果蝇在每次实验中受到的电击略多。对第二次和第三次实验中理毛行为片段的分析显示，雌性果蝇从第一次到第三次实验的总理毛时间显著减少。这表明果蝇经历了行为上的应激反应，类似于啮齿类动物的焦虑样行为。

比较西方饮食与飞行锻炼对被动回避行为的影响，结果显示西方饮食会降低果蝇的潜伏期并增加电击次数，表明西方饮食会损害果蝇的厌恶性关联学习能力。相反，飞行锻炼可缓解西方饮食的负面影响。在实施该实验操作时，请注意避免使果蝇受到应激。

处于应激状态的果蝇会过快地进入上层区域，或完全不进入。所有实验应在相同的环境条件下，并于每天的同一时间进行。该技术为研究人员提供了一种新的简易检测方法，可用于解析果蝇学习与记忆巩固的内在机制。