Durante mosca de la fruta peleas, los patrones de comportamiento observados, lucha dinámica, y el aprendizaje y la memoria asociada están influenciadas por las condiciones experimentales. El protocolo que se presenta aquí describe un procedimiento novedoso que elimina por completo la manipulación de las moscas durante los experimentos. Esto mejora la dinámica de lucha y permite la formación de efectos fuertes "perdedor".
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Artículo de método
Un nuevo enfoque que elimina el manejo para el estudio de la agresión y el efecto "Loser" en
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Resumen
Resumen
El comportamiento agresivo en Drosophila melanogaster se compone de la expresión secuencial de patrones de conducta estereotipados (para el análisis ver 1). Este comportamiento complejo está influenciada por factores genéticos, hormonales y ambientales. Al igual que en muchos organismos, experiencia de lucha anterior influye en la estrategia de lucha de las moscas y el resultado de los concursos posteriores: perder una pelea aumenta la probabilidad de perder concursos posteriores, revelando efectos "perdedor" que probablemente impliquen el aprendizaje y la memoria 2-4. El aprendizaje y la memoria que acompaña a la expresión de complejos comportamientos sociales como la agresión, es sensible a la validez de la prueba de manejo de los animales 5,6. Muchos de los procedimientos experimentales se utilizan en diferentes laboratorios para estudiar la agresión 7-9, sin embargo, no rutinariamente protocolo utilizado que excluye la manipulación de las moscas está disponible actualmente. Aquí, se presenta un nuevo aparato de comportamiento que elimina el manejo de las moscas, utilizando INSTEAd sus innatas respuestas geotáctico negativos para mover los animales dentro o fuera de las cámaras de lucha. En este protocolo, pequeñas arenas de lucha circular que contiene una taza de alimentos se dividen en dos mitades iguales por una corredera de plástico extraíble antes de la introducción de las moscas. Las moscas entran en las cámaras de sus viales de aislamiento casa a través de puertas corredizas de cámara y geotaxis. Tras la eliminación de controles deslizantes de plástico, las moscas son libres de interactuar. Después de períodos de tiempo especificados, las moscas se separan de nuevo por controles deslizantes para la posterior experimentación. Todo esto se hace fácilmente sin manejo de moscas individuales. Este aparato ofrece un nuevo enfoque para estudiar la agresión y el aprendizaje y la memoria asociada, incluyendo la formación de efectos "perdedor" en peleas mosca. Además, este nuevo aparato de comportamiento de uso general se puede emplear para estudiar otras conductas sociales de moscas y debe, en general, ser de interés para la investigación de los cambios relacionados con la experiencia en los procesos de comportamiento fundamentales.
Introducción
Agresión en sistemas animales está fuertemente asociado con la adquisición y tenencia de los recursos como los alimentos, el territorio y compañeros. Dado el importante papel que desempeña en el estado físico de las personas, no es de extrañar que la agresión se ha desarrollado en todo el reino animal. Como un rasgo adaptativo que beneficia directamente a los individuos, un aprendizaje y la memoria fuerte componente se asocia con la agresión. En la competencia por el rango social, experiencia en la lucha anterior influye en el resultado de los concursos posteriores. En general, antes que aumenta la experiencia perdedoras, y la experiencia de ganar disminuye, la probabilidad de perder concursos posteriores (llamados "perdedor" y efectos "ganador"). Efectos "Loser" se han observado en una amplia gama de especies, y algunos informes sugieren que estos pueden durar varios días mientras que los efectos "ganador" suelen ser de menor duración 2,10,11.
El primer informe de la conducta agresivaen moscas de la fruta (D. ampelophila) fue por Sturtevant en 1915 en un documento de que se trate con el reconocimiento de sexo y la selección del sexo 12. Medio siglo más tarde, los exámenes más completos de la fruta macho agresión volar se hicieron, que describe la mayoría de los patrones de comportamiento observados durante los combates de la mosca de la fruta. Estos experimentos se llevaron a cabo en su mayoría en pequeños grupos de moscas machos y hembras observadas durante horas 13-15. Recientemente, con la incorporación de potentes herramientas genéticas, diádicas configuraciones individuales de lucha sexo y tiempos más cortos de observación, D. melanogaster se ha convertido en un importante sistema modelo para el estudio de la biología de la agresión 1,16. Análisis de peleas entre parejas sexuales de los mismos moscas macho y hembra demostró que la agresión implica patrones de conducta estereotipadas que la transición de uno a otro de una manera estadísticamente confiable 1,17. Algunos de los patrones de comportamiento observados son sexo-específicas, mientras que otros se observan en la luchas en ambos sexos. Peleas masculinas van a niveles de intensidad más altos que las peleas femeninas y dar lugar a la formación de relaciones de dominancia con "ganadores" y "perdedores claros". En la actualidad, muchos laboratorios han comenzado a investigar la bioquímica 18, neural 7,19-21, y genéticos 22 bases de agresión. Por desgracia, un meta-análisis de estudios para comprender mejor la dinámica de la lucha y de la formación y el mantenimiento de relaciones de dominancia es problemático debido a la utilización de una multiplicidad de procedimientos experimentales en diferentes laboratorios. Esencialmente todas las técnicas descritas en la literatura implican manejo y manipulación de las moscas para introducirlos en arenas 19,23,24 y durante el experimento de comportamiento 3,4 para transferir moscas de arenas. Aspiración suave es la forma más común de manipular moscas 3,4,23-25, pero frío o CO 2 anestesia también se utilizan 9,26, a pesar de que pestudios de la mera existencia ya han informado de que estos procedimientos tienen efectos nocivos sobre el comportamiento de la mosca 27,28. Se recomienda un periodo de al menos 24 horas después de la utilización de cualquier anestésicos para minimizar sus efectos sobre el comportamiento 29,30.
Moscas aprenden de la experiencia de lucha anterior y modificar su uso de patrón de comportamiento en situaciones nuevas, lo que sugiere que el aprendizaje y la memoria acompañan y son consecuencias de encuentros agonísticos. En ese sentido, vuelan peleas se asemejan a las situaciones de aprendizaje condicionamiento operante en el que vuela a aprender que la estrategia ha funcionado y luego use con más y más a menudo durante los encuentros posteriores. Las moscas cambian sus estrategias de lucha después de las relaciones de dominación se han establecido durante los combates, con los ganadores lanzarse más y más y perdedores cada vez menos. Después de un período de separación, perdedores anteriores muestran un comportamiento mucho más sumisa y son altamente propensos a perder 2º combate cuando se combina con fl ingenuoies o ganadores anteriores 3,4. Sin embargo, la ausencia de un procedimiento experimental que excluye el manejo de moscas ha hecho estudios detallados de efectos "perdedor" difíciles. En un reciente estudio, se compararon dos procedimientos experimentales utilizados rutinariamente en los laboratorios (aspiración y fría-anestesia) para introducir las moscas en las cámaras de comportamiento al nuevo procedimiento que elimina el manejo. Los resultados mostraron que en frío anestesia tenía mucho mayores efectos negativos sobre la agresión de aspiración, pero incluso la aspiración reduce el nivel de agresividad por las moscas. Aspiración hizo, sin embargo, causa efectos altamente significativos en el aprendizaje y la memoria que acompaña a la agresión. Siguiendo el protocolo idéntico a dos procedimientos experimentales (aspiración y no de manipulación), un efecto robusto "perdedor", sólo se observó cuando el manejo de moscas fue eliminado del procedimiento 5,6 experimental.
Idealmente, los estudios de Drosophila agresión en laboratorios deben incluir situaciones ambientales que las moscas normalmente encuentran en la naturaleza (competencia por los recursos, el territorio para defender y espacio para escapar). Además, las condiciones experimentales deben ser optimizados para inducir de manera fiable, observar e interpretar el comportamiento bajo examen (tratan de minimizar la manipulación de animales, limitar el uso de CO 2 como anestésico, y estandarizar los procedimientos experimentales). Al tratar de resolver la mayor parte o la totalidad de estos problemas, se diseñó un nuevo aparato de comportamiento que elimina el manejo de las moscas antes, durante y después de la introducción a escenarios de comportamiento. Con estos aparatos, las moscas utilizan sus geotaxis negativas innatas a ser trasladada y transferidos dentro y fuera de las cámaras de lucha. Mediante la eliminación de la manipulación de las moscas, el protocolo tiene como objetivos: (a) reducir la variabilidad de comportamiento entre los individuos; (b) reducir el tiempo necesario para las moscas que interactúan y generan relaciones de dominancia claras (machos); y (c) inducir fiable fuerte behavio suficientecambios rales para permitir la formación de los efectos de "perdedor".
Este protocolo describe un nuevo aparato experimental y un procedimiento paso a paso para analizar la agresión y para permitir la formación de un fuerte efecto "perdedor" en D. melanogaster. Esperamos que este aparato de comportamiento puede ser fácilmente adaptado para el estudio de otros comportamientos sociales exhibidos por moscas de la fruta.
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Protocolo
Nota: La siguiente es una descripción paso a paso del protocolo experimental que usamos para permitir confiable desencadenante de la agresión entre parejas de moscas de la fruta macho (D. melanogaster). Este procedimiento induce la formación de un efecto de "perdedor". El uso de este protocolo, un corto plazo el efecto "ganador" también ha sido recientemente reportó 5,6. La figura 1 muestra la línea de tiempo de los experimentos de comportamiento.
Figura 1. Cronología de experimento agresión. El día 1, pupas macho en etapa tardía (cuando las alas se vuelven negro) están aislados en viales de aislamiento recién preparados. En el día 5 después de emerger como adultos, 4 días de edad moscas macho se anestesian con CO2 y pintadas con colores diferentes para propósitos de identificación. El día 7, tazas alimentos y cámaras de lucha sonpreparado para configurar los experimentos de comportamiento. Dos 06.07 varones adultos de un día se cargan en las cámaras y son capaces de interactuar. Por favor haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
1. Día 1: Aislamiento Social de pupas
- Elevar y mantener las poblaciones de mosca en un 12 horas de luz / 12 h oscuridad ciclo incubadora de ambiente controlado a 25 ° C y una humedad relativa del 50%.
- Preparar los viales de aislamiento: Calentar alimentos mosca fresca hasta que se derrita. Utilizando una pipeta Pasteur, transferir aproximadamente 1,5 ml de la comida mosca fundida en tubos de ensayo de vidrio vacíos individuales (1,6 x 10 cm). Permita que la comida se solidifique.
- Aislar pupas: Con un pincel fino, retire suavemente una pupa masculino en etapa tardía (cuando las alas se convierten en negro) de las existencias vial y colocarlo en el lado de un tubo de ensayo recién preparado alimenticio que contiene. Cerrar los tubos de aislamiento con algodón (Figura 2).
- viales Lugar de aislamiento que contienen pupas en el 12 horas de luz / 12 h incubadora oscuridad a 25 ° C y una humedad relativa del 50%.
Figura 2. Aislamiento Social. Una pupa masculino en etapa tardía se coloca en el lado en un vial aislamiento recién preparado. Viales de aislamiento que contienen pupa se colocan en el 12 horas de luz / 12 h incubadora oscuridad a 25 ° C y una humedad relativa del 50%. Por favor haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
2. Día 5: Pintura las Moscas para la identificación individual Propósitos
- Realice este paso en el día 5 con 4 moscas macho de un día y dos días antes de los experimentos de comportamiento para minimizar el efecto negativo de CO 2 anestesia.
- Anestesiar mosca con CO 2.
- Con un palillo de dientes finos, coloque un pequeño punto de la pintura de acrílico en el tórax. Evite colocar la pintura en la cabeza, las alas, el abdomen o las piernas (Figura 3).
- Deja que la pintura seca durante aproximadamente 10 segundos, y la transferencia suavemente moscas a sus viales de aislamiento originales.
- Volver viales de aislamiento a la 12 horas de luz / 12 h incubadora oscuridad a 25 ° C y una humedad relativa del 50%.
Figura 3. La identificación individual. Después de anestesiar a una mosca con CO 2, una pequeña gota de pintura acrílica se aplica en el tórax. Para propósito individual de identificación, diferentes colores se utilizan (blanco y azul aquí). Véase la discusión a continuación sobre el uso de CO 2 en este paso. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figure.
3. Día 7: Preparación del Aparato
- Preparar Copas alimentos:
- Calentar alimentos mosca fresca hasta que se derrita.
- Con una pipeta Pasteur, transferir aproximadamente 0,8 ml de alimentos a la tapa de un vial de tapón de rosca (1,5 cm de diámetro, 1 cm de altura) y dejar enfriar. Evite las burbujas de aire.
- Hacer pasta de levadura fresca mezclando la levadura seca con unas gotas de agua. Cuando gruesa, aplicar una pequeña gota de pasta de levadura al centro de la superficie de la taza del alimento con un palillo de dientes (Figura 4).
Figura 4. Preparación de la taza de la comida. Una taza comida es preparada con alimentos mosca fresco. Después de que los alimentos se solidifica, un punto de pasta de levadura se coloca en el centro de la superficie de la taza del alimento. Por favor, haga clic aquí para vIEW una versión más grande de esta figura.
- Preparar individuales Cámaras de extinción:
- Lave bien las cámaras de aparatos y lucha individuo con agua antes de su uso cada vez. Seque con una toalla de papel antes de su uso.
- Coloque una taza de comida en el centro de cada cámara luchando y fijar en su lugar con una gota de masilla.
- Cubra cámaras de lucha con la tapa aparato (Figura 5).
- Coloque el aparato en un ambiente de alta humedad (60%) a 25 ° C.
- Coloque una fuente de luz por encima del aparato para iluminar las cámaras de lucha y establecer una cámara de vídeo para grabar desde arriba.
Figura 5. Preparación de la cámara de lucha individual. La copa comida recién preparada con un punto de la pasta de levadura en la superficie se fija en lavó fi individuoghting cámaras. Cámaras se cierran con la tapa de dos piezas permite la inserción de un divisor de plástico opaco en cámaras de combate individual. Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
4. Día 7: Experimento del Comportamiento
- Lleve a cabo los experimentos de comportamiento con 6-7 días de edad moscas macho.
- Inserte separadores de plástico en cada cámara luchando.
- Quitar el tapón de algodón desde el tubo de aislamiento y posicionar el tubo por debajo de un agujero abierto en el lado del aparato.
- Deje que la mosca entre en la cámara de la lucha por geotaxis negativos, por lo general dentro de unos pocos segundos.
- Cierre la pared deslizante después de la marcha ha salido del tubo y entrado en la cámara.
- Repita el procedimiento para introducir la segunda marcha en la cámara de lucha en el otro lado del aparato.
- Coloque el aparato de nuevo en el videotapi iluminadaposición ng.
- Comienza la grabación de vídeo y retire el separador de plástico para permitir que las moscas para interactuar.
- Para experimentos Agresión:
- En estos experimentos, ficha lucha por al menos 20 min para asegurar la formación de relaciones de dominancia fuertes.
- Después del tiempo deseado, detener la grabación de vídeo.
- Retire las moscas de las cámaras de extinción de invirtiendo el procedimiento descrito anteriormente.
- Lave bien el aparato de comportamiento con un detergente suave y agua después de cada uso y enjuague.
- Para "Loser" Experimentos Efecto:
Nota: En estos experimentos, primeras peleas son considerados como la fase de acondicionamiento y segundo peleas como la fase de prueba. El período de descanso entre peleas puede diferir, pero 10 minutos permite la formación de un fuerte efecto "perdedor".- Siga el procedimiento descrito anteriormente para realizar una primera pelea.
- PASO CRÍTICO: Para inducir la formación de un "perdedor" mentalidad, esegurar que las primeras peleas son por lo menos 20 minutos de largo con el fin de establecer relaciones de dominancia fuertes. Después de 20 minutos, vuelva a insertar el divisor de plástico en cámaras de lucha para separar las moscas.
- Después de un período de 10 minutos de descanso, retire suavemente el divisor de plástico para permitir que las moscas que interactúan para segundas peleas.
- Al final de la segunda 20 min pelea, detener la grabación de vídeo.
- Retire las moscas de las cámaras de comportamiento que el anterior.
- Una vez más, limpiar a fondo el aparato de comportamiento.
- Para experimentos Agresión:
5. Análisis del Comportamiento
- Transferencia Películas
- Conecte las cámaras a la computadora.
- Convertir moscas .MTS a .mov moscas y unir clips películas juntos, el uso de vídeo software de conversión y la opción "unirse a los clips seleccionados".
- Observar y analizar cada película con el software lector de vídeo.
- Comportamiento de puntuación
Nota: esto se puede hacer de forma manual o nosing de software programa de análisis de comportamiento si está disponible. La siguiente ilustración describe una posible análisis manual para un efecto de "perdedor".- Puntuación del momento del primer encuentro entre las moscas en la copa de los alimentos (encuentros son interacciones entre pares de moscas que duran al menos 2 seg) y el momento de aparición de la primera estocada (un patrón de comportamiento en el que una mosca se eleva en lo alto de su patas traseras y broches de presión hacia abajo y los intentos de agarrar al oponente). Entonces, la puntuación de la latencia para lanzarse (el intervalo entre el primer encuentro y la primera estocada).
- Cuente el número total de encuentros y las estocadas durante una pelea.
Nota: Si se desea, también se puede marcar otras pautas de comportamiento, como la amenaza de ala, el boxeo, la esgrima, la retirada o el número de encuentros antes de la primera estocada, por ejemplo. - Puntuación del tiempo de establecimiento de la dominación (tiempo entre el primer encuentro y el tiempo vuela cuando uno se retira por tres veces consecutivas de la popa de taza de alimentoser estocadas recibiendo). Nota que vuela es el ganador y que el perdedor de la pelea.
- Cálculo de un efecto de "Loser"
- Divida el número de peleas en el que los perdedores anteriores pierden 2 peleas nd (perdedores que pierden: LL) por el número total de peleas, y se multiplica por 100. El porcentaje obtenido representa el efecto "perdedor":
[(# Vuela LL) / (# lucha total)] x 100 - Utilice una prueba de Chi-cuadrado para comparar si el efecto "perdedor" es estadísticamente diferente del valor esperado de 50%.
- Divida el número de peleas en el que los perdedores anteriores pierden 2 peleas nd (perdedores que pierden: LL) por el número total de peleas, y se multiplica por 100. El porcentaje obtenido representa el efecto "perdedor":
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Resultados
En esta sección se presenta el diseño de la cámara de comportamiento y el análisis de un conjunto típico de experimentos de comportamiento siguiendo el protocolo descrito anteriormente medición de la agresión y la formación de un efecto de "perdedor". También ilustró son muestras de otras conductas que pueden ser medidos usando este aparato.
La figura 6 muestra una representación esquemática del nuevo aparato. El aparato se compone de tres pozos cilíndricos (dimens...
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Discusión
La era moderna de la utilización de Drosophila con sus métodos genéticos de gran alcance como un organismo modelo para el estudio de la agresión comenzó hace alrededor de una docena de años con la introducción de nuevos escenarios experimentales en los que la conducta de lucha confiable podría obtenerse con pares individuales de moscas 1,7, 8,17,19. Estos escenarios incluyen recursos deseados (una taza de comida, parejas potenciales) y un espacio para el perdedor vuela a retirarse a. Cuando se agrega...
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Divulgaciones
Los autores no tienen nada que revelar.
Agradecimientos
Esta investigación fue apoyada por subvenciones del Instituto Nacional de Ciencias Médicas Generales (GM099883 y GM074675) para EAK Los financiadores no tenía papel en el diseño del estudio, la recogida y análisis de datos, decisión de publicar, o la preparación del manuscrito. Damos las gracias a la gente de nuestro taller de mecánica en la Escuela de Medicina de Harvard para el diseño del aparato conductual (contacto: http://mikesmachine.com).
Contribuciones de los autores: ST, BC diseñaron el aparato de comportamiento. ST diseñado y optimizado el protocolo experimental. ST y BC realizado y analizado los experimentos. ST, EAK y BC escribió el documento.
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Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Drosophila melanogaster pupa | Bloomington Stock Center | ||
| Alimento | para moscas Fabricado internamente. | ||
| Cámaras de comportamiento Máquina | Fabricada internamente. Directamente Póngase en contacto con la empresa para obtener más información. | ||
| Viales de vidrio de borosilicato VWR | International | 47729-576 | 16 x 10 mm |
| Algodón | Fisherbrand | 22-456-881 | Se puede utilizar cualquier marca |
| Pipetas Pasteur | VWR International | 53300-567 | |
| Pincel | Blick Art Material | 06157-7030 | Redondo , Tamaño 3/0 |
| Palillo | N/A | N/A | Se puede utilizar cualquier marca |
| Pintura acrílica (azul/blanco) | Blick Art Material | 01637-5172/01637-1022 | Se puede utilizar cualquier marca |
| Levadura activa seca | Sigma | YSC2-500G | |
| Tubo de tapa Srew | VWR International | 10011-394 y nbsp; | 15 mm de diámetro, 10 mm de altura |
| Eppendorf | VWR International | Cinta de 22363212 | |
| N/A | N/A | Se puede utilizar cualquier marca | |
| Rodajas de plástico | Microscopía electrónica Ciencias | 70329-40 | 22 x 40 x 0,25 mm Espesor |
| Fuente de luz (bombilla) | VWR International | 500003-418 | Se puede utilizar cualquier marca |
| Temporizador | VWR International | 62344-641 | Se puede utilizar cualquier marca |
| Incubadora | Percival Póngase en | contacto directamente con el constructor para obtener más información. | |
| Dióxido de carbono seco (CO2) | Gases técnicos-médicos, Inc | 14H31 | |
| Prismáticos | Nikon | SMZ-745 | Se puede utilizar cualquier marca |
| Cámara (SONY Handycam; HDR-CX330) | B& H | SOHDRCX330B | Se puede utilizar cualquier marca |
| Ordenador | Con un procesador mínimo de 1.4 Ghz, con Microsoft Windows o Machintosh HD | ||
| ClipWrap | Descargar en línea | Se puede utilizar cualquier software de importación | |
| QuickTime Player | Descargar en línea | Cualquier software de lectura puede ser utilizado | |
| Software GraphPad | en línea | Cualquier estadística El software se puede utilizar |
Referencias
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Reimpresiones y permisos
