Die Larven von Drosophila melanogaster zeigen ein offensichtliches lichtvermeidendes Verhalten während der Futterphase. Drosophila larval phototaxis wurde untersucht, vor allem in den letzten 50 Jahren1,2,3,4,5,6,7 ,8. In den letzten Jahren wurden trotz der Tatsache, dass 1) viele Neuronen, die Larvenlichtvermeidung vermitteln,identifiziert4,5,9,10,11,12 und 2) das komplette Connectome des Larven-Visuellen Systems bei der Auflösung von Synapsen wurde13etabliert, die neuronalen Mechanismen, die Larvenphototaxis zugrunde liegen, bleiben weitgehend unklar.
Eine Reihe von Verhaltens-Assays wurden verwendet, um Larven-Phototaxis zu studieren. Sie lassen sich weitgehend in zwei Klassen unterteilen: eine mit räumlichen Lichtgradienten und die andere mit zeitlichen Lichtgradienten. Bei räumlichen Lichtgradienten-Assays ist die Arena in gleiche Anzahl von Abschnitten in Hell und Dunkel unterteilt. Die Arena kann in helle und dunkle Hälften2,4 oder helle und dunkle Quadranten14,15, oder kann sogar in alternative helle und dunkle Quadrate wie auf einem Schachbrett7getrennt werden. Normalerweise werden Agarplatten für räumliche Lichtgradienten-Assay verwendet, aber Rohre, die in alternative helle und dunkle Abschnitte unterteilt sind, können auch10,14verwendet werden.
In älteren Versionen von Assays stammt die Lichtbeleuchtung in der Regel von unterhalb der Larven. Die Beleuchtung in neueren Versionen stammt jedoch weitgehend von oben, da Larvenaugen (z. B. die Organe des Bolwig, die empfindlich auf niedrige oder mittlere Lichtintensitäten16) im undurchsichtigen Cephalopharyngealskelett mit Öffnungen in Richtung die obere Vorderseite. Dies macht Larven empfindlicher gegenüber Licht aus oberen vorderen Richtungen als von unten hinter Denrichtungen7. Bei zeitlichen Lichtgradienten-Assays ist die Lichtintensität in der Arena räumlich einheitlich, aber die Intensität ändert sich im Laufe der Zeit. Neben zeitlichem Rechtecklicht (d.h. blinkendes ein/aus oder starkes/schwaches Licht3,7) wird zeitlich variierendes Licht, das einer linearen Rampe in der Intensität entspricht, auch8 verwendet, um die Empfindlichkeit von Larven zeitlich wechselnden Lichtreiz.
Eine dritte Art von Phototaxis Assay ist die richtungsweisende Licht-Landschaftsnavigation, die Beleuchtung von oben in einem Winkel von 45°7beinhaltet. Vor der Arbeit von Kane et al.7wurden in Larven-Phototaxis-Assays nur grobe Parameter wie die Anzahl der Larven in hellen und dunklen Regionen, die Drehhäufigkeit und die Spurlänge berechnet. Seit der Arbeit dieser Gruppe, mit der Analyse von hochzeitlichen Auflösung Videoaufzeichnung für Larven-Phototaxis, detaillierte Dynamik der Larvenbewegung während Phototaxis (d.h. sofortige Geschwindigkeiten von verschiedenen Teilen des Larvenkörpers, Richtung, Wendewinkel und die entsprechende Winkelgeschwindigkeit) wurden analysiert7. So konnten weitere Details des Larven-Phototaxis-Verhaltens entdeckt werden. In diesen Tests werden Larven in Gruppen getestet, so dass Gruppeneffekte nicht ausgeschlossen werden.
Dieses Protokoll führt einen Lichtfleck-Assay zur Untersuchung von Larvenverhaltensreaktionen auf die individuelle Lichtstimulation ein. Die Hauptanlage besteht aus einem visuellen Stimulationssystem und einem lichtbasierten Infrarot-Bildgebungssystem. Im visuellen Stimulationssystem erzeugt eine LED-Lichtquelle einen rund 2 cm großen Lichtfleck auf einer Agarplatte, wo die Larve getestet wird. Die Lichtintensität kann mit einem LED-Treiber eingestellt werden. Das Bildgebungssystem umfasst eine Infrarotkamera, die das Verhalten der Larve sowie drei 850 nm Infrarot-LEDs erfasst, die die Beleuchtung der Kamera ermöglichen. Das Objektiv der Kamera wird mit einem 850 nm Bandpassfilter abgedeckt, um das Licht des visuellen Stimulationssystems am Eindringen in die Kamera zu hindern, während das Infrarotlicht in die Kamera eindringen darf. So wird eine Störung der visuellen Stimulation bei der Bildgebung verhindert. In diesem Test werden die Verhaltensdetails der schnellen Reaktionen einzelner Larven innerhalb eines Zeitraums, einschließlich vor, während und nach dem Eindringen ins Licht, aufgezeichnet und analysiert.