Comportamenti olfattive analizzati da Computer di monitoraggio di Drosophila In un Olfattometro quattro quadranti

Summary

Descriviamo qui un metodo di configurazione comportamentale e di analisi dei dati per analizzare le risposte olfattive di un massimo di 100 mosche dell'aceto (Drosophila melanogaster). Questo sistema può essere utilizzato con stimoli olfattivi singoli o multipli e può essere adattato per l'attivazione optogenetica o il silenziamento di sottogruppi neuronali.

Abstract

Una sfida chiave in neurobiologia è capire come i circuiti neurali funzionano per guidare i comportamenti appropriati su animali. Drosophila melanogaster è un sistema eccellente modello per tali indagini a causa dei suoi comportamenti complessi, potenti tecniche genetiche, e del sistema nervoso compatto. Laboratorio analisi comportamentale sono da tempo utilizzati con Drosophila per simulare le proprietà dell'ambiente naturale e studiare i meccanismi neurali alla base dei comportamenti corrispondenti (ad es fototassi, chemiotassi, l'apprendimento sensoriale e memoria) ^1-3. Con la recente disponibilità di grandi collezioni di linee di Drosophila transgeniche che un'etichetta specifica sottoinsiemi neurali, test comportamentali hanno assunto un ruolo di primo piano per collegare i neuroni con i comportamenti ^4-11. paradigmi versatili e riproducibili, insieme con le routine di calcolo alla base per l'analisi dei dati, sono indispensabili per test rapidi di linee di volo candidati con varie Genotypes. Particolarmente utili sono configurazioni che sono flessibili in numero di animali esaminati, la durata degli esperimenti e la natura degli stimoli presentati. Il dosaggio di scelta dovrebbe generare dati riproducibile che è facile da acquisire ed analizzare. Qui, presentiamo una descrizione dettagliata di un sistema e protocollo per saggiare risposte comportamentali di Drosophila vola in una grande arena quattro campi. La messa a punto è qui utilizzato per saggiare le risposte di mosche a un singolo stimolo olfattivo; Tuttavia, la stessa impostazione può essere modificata per testare olfattiva multipla, stimoli visivi o optogenetic, o una combinazione di questi. La configurazione olfattometro registra l'attività delle popolazioni di mosca che rispondono agli odori, e metodi di analisi computazionali vengono applicate per quantificare i comportamenti mosca. I dati raccolti vengono analizzati per ottenere una rapida lettura su una corsa sperimentale, che è essenziale per la raccolta di dati efficiente e l'ottimizzazione delle condizioni sperimentali.

Introduction

La capacità di adattarsi e rispondere all'ambiente esterno è critico per la sopravvivenza di tutti gli animali. Un animale ha bisogno di evitare i pericoli, cercare cibo e trovare i compagni, e imparare dalle esperienze precedenti. sistemi sensoriali funzione di ricevere una varietà di stimoli, come visiva, chimiche e meccanosensoriali, e inviare questi segnali al sistema nervoso centrale per interpretare e decodificato. Il cervello dirige quindi comportamenti motori appropriati in base all'ambiente percepito, come la ricerca di cibo o di fuga da un predatore. Capire come sistemi sensoriali rilevano il mondo esterno, e come il cervello decodifica e dirige le ....

Protocol

1. Setup Assembly

1. Fabbricazione l'arena a forma di stella (19,5 cm x 19,5 cm x 0,7 cm) di politetrafluoroetilene (PTFE), secondo le previste disegno (materiali supplementari, SupplementalSketch_StarShapedArena.pdf). L'arena può essere prodotto da una pubblicità o di un impianto personalizzato.
2. Acquisire due lastre di vetro (20,25 cm x 20,25 cm con spessore di 2 mm), ed un foro (~ 0,7 cm di diametro) esattamente al centro di una delle lastre di vetro con una punta diamantata.
3. Fabbricazione di una scatola di comportamento a tenuta di luce per l'arena comportamentale. Produciamo anche una scatola di macchina fotografica a tenuta di luce pe....

Results

I record del test olfattometro a quattro quadranti e analizza le attività ambulanti di molti vola sopra un grande spazio comportamentale. Odoranti possono essere introdotti nelle aeree correnti che entrano uno, due, tre, o tutti i quattro quadranti. In assenza di odori, le mosche muoversi liberamente tra tutti i quattro quadranti. Questo comportamento è fondamentale per osservare in quanto indica che i pregiudizi non intenzionali, non sono state introdotte nel test. Questi pregiudizi pos.......

Discussion

Il olfattometro a quattro campi qui descritto è un sistema comportamentale versatile per studiare le risposte olfattive di grandi popolazioni di wild-type e mutante Drosophila mosche. Ogni esperimento prende ~ 1 ora (tra cui l'installazione, prove sperimentali, e pulizia), e 4-6 esperimenti può essere eseguita di routine di ogni giorno. Un tipico saggio usando 40-50 mosche per 5 minuti produce circa 450.000 monitorati punti dati per l'analisi. La configurazione descritta può anche essere utilizzato, con.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Sistema di erogazione dell'aria			(Quantità necessaria)
Tubi e connettori
Collettori termoplastici NPT(F)	Cole-Parmer, IL, USA	R-31522-31	1
Nipplo di riduzione esagonale (1/4MNPT->1/8MNPT)	McMaster-Carr, IL, USA	5232T314	1
Tubo ( ID:1/8)	McMaster-Carr, IL, USA	5108K43	Tubi da 50 piedi
(ID:1/16)	McMaster-Carr, IL, Stati Uniti	52355K41	da 100 piedi
	McMaster-Carr, IL, Stati Uniti	5117K71	1 confezione
raccordi per tubi push-to-connect	McMaster-Carr, IL, Stati Uniti	5779K102	4
raccordi per tubi spinati (1/4MNPT->1/8BF)	McMaster-Carr, IL, Stati Uniti	5463K439	1 confezione (10)
Raccordi per tubi spinati (1/8MNPT->1/8BF)	McMaster-Carr, IL, USA	5463K438	2 pezzi (10)
Raccordi per tubi spinati (1/8MNPT->1/16BF)	McMaster-Carr, IL, USA	5463K4	confezione da 2 (10)
Raccordi per tubi spinati (1/4MNPT->1/4BF)	McMaster-Carr, IL, USA&	nbsp; 5670K84	1
tappo a testa esagonale	McMaster-Carr, IL, USA	48335K152	1
Regolatore di pressione dell'aria, filtro dell'aria e flussometri			(Quantità necessaria)
Unità di essiccazione del gas Labatorio	W A HAMMOND DRIERITE CO LTD, OH, USA	Modello: L68-NP-303; stock #26840	1
Telai multitubo per tubi di flusso da 150 mm	Cole-Parmer, IL, USA	R03215-30	1
Telai multitubo per tubi di flusso da 150 mm	Cole-Parmer, IL, USA	R03215-76	1
tubi di flusso da 150 mm	Cole-Parmer, IL, USA	R-03217-15
Cartuccia valvola	Cole-Parmer, IL, USA	R-03218-72	9
Regolatore dell'aria di precisione	McMaster-Carr, IL, USA	6162K13	1
Valvole Soleniod	Automate Scientific, Berkeley, CA	02-10i	4
Controller per elettrovalvole	ValveLink 8.2, Automate Scientific, Berkeley, CA	01-18	1
Misuratore di portata elettronico	Honeywell	AWM3100V	1
DAQ (NI USB-6009, National Instruments) e a	National Instruments	NI USB-6009	1
Alimentatore	Extech Instruments	382200	1
Camere per odori
Polipropilene Vaso a bocca larga 2 oz; 60 ml	Nalgene	562118-0002	Ne sono necessari almeno 5 per esperimento, ma è necessaria una camera separata per ogni diluizione di ciascun odorante. Disponibile presso Container Store, parte # 635114)
Camera degli odori in vetro,	bottiglia Sunburst	LB4B	Ne sono necessari almeno 5 per esperimento.
Valvola "In" per camera di odori	Smart Products, Inc., CA, USA	214224PB-0011S000-4074	1 di queste parti viene utilizzata per camera di odore, ma devono essere sostituite frequentemente
Valvola "Out" per camera di odori	Smart Products, Inc., CA, USA	224214PB-0011S000-4074	1 di queste parti viene utilizzata per camera di odore, ma devono essere sostituite frequentemente
O ring	RT Dygert International, MN, USA	AS568-029 Buna-N O-R	1 confezione (100)
Fly arena, fotocamera e scatole di comportamento			(Quantità necessaria)
Comportamento e materiale della scatola della fotocamera	Plastiche interstatali, CA, USA	ABS estruso nero (https://www.interstateplastics.com/Abs-Black-Extruded-Sheet-ABSBE~~ST.php)	1803 pollici quadrati
Teflon per inserti per arena di mosche e camere per odori, spessore 3/8", 12" x 12"	McMaster-Carr, IL, USA	8545K27	1
Lastre di vetro, 1/8" di spessore, 9" x 9"	McMaster-Carr, IL, USA	8476K191	numero arabo
Regolatore termoelettrico a doppia azione	WAtronix Inc, CA, USA	DA12V-K-0	1
array di LED IR	Illuminazione avanzata, Rochester, VT, USA	AL4554-88024, PS24-TL	2 array di LED e un alimentatore
Unità di condizionamento d'aria	Melcor Store	MAA280T-12	1
Sistema di imaging			(Quantità necessaria)
Cosmicar/Pentax C21211TH (12,5 mm F/1,4) Obiettivo C-Mount	B E H PHOTO AND ELECTRONICS CORP, NY, USA	KP	1
CCXC-12P05N Cavo di interconnessione	B E H PHOTO AND ELECTRONICS CORP, NY, USA	SOCCXC12P05N	1
DC-700 Adattatore per fotocamera	B AND H PHOTO AND ELECTRONICS CORP, NY, USA		SODC700 1
B+W 40,5 093 Filtro IR	B E H PHOTO AND ELECTRONICS CORP, NY, USA	65-072442	1
Polarizzatore circolare TiFFEN da 40,5 mm	Amazon		1
IR Videocamera	Industrial Vision Source, FL, USA	Sony XC-EI50 (SY-XC-E150)	1
Convertitore video USB	The Imagingsource, NC, USA	DFG/USB2-It	1
iFlySpy2 (software di tracciamento delle mosche)	Julian Brown, Stanford, Calfornia: julianrbrown@gmail.com	iFlySpy2	1
IC Capture 2.2 software	The Imagingsource, NC, USA (http://www.theimagingsource.com/en_US/products/software/iccapture/)
Varie			(Quantità necessaria)
Utensile rotante Dremel	Dremel, Racine, WI, USA	Dremel 8000-03	1
Punte diamantate per il taglio del vetro	Disponibili presso vari fornitori; MSC Industrial Supply Co, Melville, NY	90606328	1