Questo lavoro descrive un semplice paradigma comportamentale che consente l'analisi dell'apprendimento associativo avversivo nei moscerini della frutta adulti. Il metodo si basa sulla soppressione del comportamento innato della geotaxi negativa a causa dell'associazione formata tra uno specifico contesto ambientale e una scossa elettrica.
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Articolo metodologico
Drosofila Comportamento di evitamento passivo come nuovo paradigma per studiare l'apprendimento avversivo associativo
In questo articolo
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Sommario
Abstract
Questo protocollo descrive un nuovo paradigma per l'analisi dell'apprendimento associativo avversivo nelle mosche adulte (Drosophila melanogaster). Il paradigma è analogo al comportamento di evitamento passivo nei roditori di laboratorio in cui gli animali imparano a evitare un compartimento in cui hanno precedentemente ricevuto una scossa elettrica. Il test sfrutta la geotassi negativa nelle mosche, che si manifesta come un impulso a salire quando sono posizionate su una superficie verticale. La configurazione è costituita da scomparti superiori e inferiori orientati verticalmente. Nella prima prova, una mosca viene posizionata in un compartimento inferiore da dove di solito esce entro 3-15 s e entra nel compartimento superiore dove riceve una scossa elettrica. Durante la seconda prova, 24 ore dopo, la latenza è significativamente aumentata. Allo stesso tempo, il numero di shock è diminuito rispetto al primo studio, indicando che le mosche hanno formato una memoria a lungo termine sul compartimento superiore. Le registrazioni delle latenze e del numero di shock potrebbero essere eseguite con un contatore di conteggi e un cronometro o con un semplice dispositivo basato su Arduino. Per illustrare come il test può essere utilizzato, il comportamento passivo di evitamento di D. melanogaster e D. simulans maschio e femmina sono stati caratterizzati qui. Il confronto tra latenze e numero di shock ha rivelato che sia D. melanogaster che D. simulans vola in modo efficiente hanno imparato il comportamento di evitamento passivo. Non sono state osservate differenze statistiche tra mosche maschili e femminili. Tuttavia, i maschi erano un po 'più veloci mentre entravano nel compartimento superiore al primo studio, mentre le femmine ricevevano un numero leggermente più alto di shock in ogni prova di ritenzione. La dieta occidentale (WD) ha significativamente compromesso l'apprendimento e la memoria nelle mosche maschio durante l'esercizio di volo controbilanciato questo effetto. Nel complesso, il comportamento passivo di evitamento nelle mosche offre un test semplice e riproducibile che potrebbe essere utilizzato per studiare i meccanismi di base dell'apprendimento e della memoria.
Introduzione
L'apprendimento e la memoria sono un meccanismo di adattamento evolutivamente antico all'ambiente, conservato dalla Drosophila (D.) all'uomo1. Il moscerino della frutta è un robusto organismo modello per studiare i principi fondamentali dell'apprendimento e della memoria in quanto offre una vasta gamma di potenti strumenti genetici per sezionare i meccanismi molecolari intrinseci2. I pionieristici studi di screening genetico, che hanno identificato i geni rutabaga3, amnesia4 e dunce5 fondamentali per l'apprendiment....
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Protocollo
1. Preparazione di apparecchi passivi di evitamento
- Praticare un foro di 4 mm perpendicolare alla superficie della parete del tubo di coltura in polipropilene da 14 mL e a 8 mm di distanza dal fondo del tubo.
NOTA: utilizzare un trapano elettrico e una punta da trapano 5/32 per ottenere i migliori risultati. - Utilizzando un coltello da utilità in acciaio, tagliare la parte superiore del tubo di coltura in polipropilene da 14 ml per creare un frammento inferiore del tubo lungo 45 mm. Il frammento inferiore funge da compartimento inferiore.
- Tagliare la punta della punta della pipetta blu da 1.000 μL usando una lama di ras....
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Risultati
L'evitamento passivo è stato studiato in D. melanogaster (Canton-S) e D. simulani. Gli esperimenti hanno confrontato le latenze e il numero di shock ricevuti tra prove consecutive. Inizialmente, gli esperimenti sono stati eseguiti con mosche D. melanogaster maschio di 3-4 giorni. Le mosche sono state mantenute con la dieta standard Bloomington Formulation in un ambiente climatizzato a 24 ° C in un ciclo luce-buio di 12 ore, umidità del 70% e densità di popolazione controllata. La densi.......
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Discussione
Evitare stimoli minacciosi è una caratteristica cruciale del comportamento adattivo in varie specie, da C. eleganza a umano32. Le procedure di apprendimento evitamento che in genere comportano la fuga di un evento avversivo, sono compiti comportamentali comunemente usati per indagare i processi di apprendimento e memoria nei roditori di laboratorio13 dal 197032. Nelle procedure di evitamento attivo, uno stimolo indifferente o un segnale cond.......
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Dichiarazioni
Gli autori non dichiarano conflitti di interesse.
Ringraziamenti
Questo studio è stato supportato in parti da NIH R15ES029673 (AKM).
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Bloomington Formulazione dieta | Nutri-Fly | 66-112 | Disponibile presso Genesee Scientific Inc., San Diego, CA |
| 1000 &; L Punta blu | Fisher | NC9546243 | |
| 17 x 100 mm 14 mL provetta per coltura in polipropilene | VWR | 60818-689 | |
| Modulo di controllo automatico basato su Aduino | AKM-007 interno AKM-007 | Questa unità è opzionale. La descrizione completa, gli schemi, lo schema elettrico e un codice sono forniti presso l'ECU Digital Market - https://digitalmarket.ecu.edu/akmmodule | |
| Dual-Display 2-Channel Orologio/Timer Digitale | Digi-Sense | AO-94440-10 | https://www.amazon.com/Cole-Parmer-AO-94440-10-Dual-Display-2-Channel-Jumbo-Digit/dp/B00PR0809G/ref=sr_1_5?dchild=1&keywords=Dual-Display+timer+jumbo&qid=1627660660&sr= 8-5#customerReviews |
| Contatore elettronico | di dita N/A | N/A | https://www.amazon.com/gp/product/B01M8IRK6F/ref=ppx_yo_dt_b_search_asin_title?ie=UTF8&psc=1 |
| Fisherbrand Sparkleen 1 Detergente | Fisher Scientific | 04-320-4 | |
| Aspiratore a bocca aperta | Preparato internamente | come descritto nel riferimento 19. | |
| Stimolatore Grass S88 | N/A | N/A | Potrebbe essere sostituito con qualsiasi stimolatore in grado di fornire i parametri descritti |
| Kim-wipes | Fisher Scientific | 06-666 | Kimberly-Clark Professional 34120 |
| Blocco metallico per l'immobilizzazione delle mosche | Blocco di alluminio interno | 4 x 13 x 23,5 cm | |
| Nutiva Certificato USDA Biologico, non OGM, Olio di palma rosso | Nutiva | N/A | https://www.amazon.com/Nutiva-Certified-Cold-Filtered-Unrefined-Ecuadorian/dp/B00JJ1E83G/ref=sxts_rp_s1_0?cv_ct_cx=Nutiva+USDA+Certified+Organic%2C+non-GMO%2C+Red+Palm+Oil&dchild=1&keywords=Nutiva+USDA+Certified+Organic%2C+non-GMO%2C+Red+Palm+Oil&pd_rd_i=B00JJ1E83G&pd_ rd_r=F35E9D2F-AFE4-44B6-AFC2-1C9CD705BE18& pd_rd_w= R3Zb4& pd_rd_wg=eUv1m& pf_rd_ p=c6bde456-f877-4246-800f-44405f638777& pf _rd_r=M94N11RC7NH333EMJ66Y & psc=1& qid=1627661533& sr = 1-1-f0029781-b79b-4b60-9cb0-eeda4dea34d6 |
| Tubo ammortizzatore | CelExplorer | TMA-201 | https://www.celexplorer.com/product_detail.asp?id=217&MainType=110&SubType=8 |
| Cronometro | Accusplit | A601XLN | https://www.amazon.com/gp/product/B0007ZGZYI/ref=ppx_yo_dt_b_search_asin_title?ie=UTF8&psc=1 |
| Tubo in vinile trasparente (3/4 " OD, 5/8" ID) | Lowes | Disponibile da Lowes |
Riferimenti
- Kandel, E. R., Dudai, Y., Mayford, M. R. The molecular and systems biology of memory. Cell. 157 (1), 163-186 (2014).
- McGuire, S. E., Deshazer, M., Davis, R. L. Thirty years of olfactory learning and memory research in Drosophila melanogaster. Progress in Neurobiology.
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Ristampe e permessi
Errata corrige
Formal Correction: Erratum: Drosophila Passive Avoidance Behavior as a New Paradigm to Study Associative Aversive Learning
Posted by JoVE Editors on 2/23/2022. Citeable Link.
An erratum was issued for: Drosophila Passive Avoidance Behavior as a New Paradigm to Study Associative Aversive Learning. The Representative Results and Discussion sections were updated.
In the Representative Results, the legend for Figure 5 was updated from:
Figure 5: Comparison of passive avoidance and grooming behavior in D. simulans males and females. (A) Average latency (s) per trial. The graph shows no statistically significant differences between males and females in the latencies. (B) An average number of received shocks per trial. The graph shows no statistically significant differences between males and females in the number of received shocks. (C) The total duration of grooming bouts in trials 1-3. While there were no statistically significant differences between males and females, the female flies showed a considerable increase in grooming behavior during trials 2 and 3 compared to trial 1. Abbreviations: *- P<0.05. One-way ANOVA with Tukey's multiple comparisons test.
to:
Figure 5: Comparison of passive avoidance and grooming behavior in D. simulans males and females. (A) Average latency (s) per trial. The graph shows no statistically significant differences between males and females in the latencies. (B) An average number of received shocks per trial. The graph shows no statistically significant differences between males and females in the number of received shocks. (C) The total duration of grooming bouts in trials 1-3. While there were no statistically significant differences between males and females, the female flies showed a considerable decrease in grooming behavior during trials 2 and 3 compared to trial 1. Abbreviations: *- P<0.05. One-way ANOVA with Tukey's multiple comparisons test.
In the Discussion, the third paragraph was updated from:
The assay worked equally well in D. melanogaster and D. simulans male and female flies, demonstrating that the paradigm could be adapted to different D. species. The changes in fly behavior characterized by increased latencies and decreased number of shocks were statistically significant in the second trial and would strengthen with subsequent trials. Interestingly, if naïve flies were habituated to the apparatus without electric shock, they would enter the upper compartment a little faster on the second and the third trials. However, the decrease in latencies was not statistically significant (data not shown). No statistically significant differences were observed between sexes, although female flies had somewhat longer latencies and received slightly more shocks. This difference could be due to a combination of factors, including females' failure to associate the shock with the upper compartment, a stronger geotaxis, or possibly because females are slightly larger and slower than males. The total duration of grooming bouts was significantly higher in the second and third trials in female flies, which draws a parallel between D. and rodent anxiety-like behaviors26.
to:
The assay worked equally well in D. melanogaster and D. simulans male and female flies, demonstrating that the paradigm could be adapted to different D. species. The changes in fly behavior characterized by increased latencies and decreased number of shocks were statistically significant in the second trial and would strengthen with subsequent trials. Interestingly, if naïve flies were habituated to the apparatus without electric shock, they would enter the upper compartment a little faster on the second and the third trials. However, the decrease in latencies was not statistically significant (data not shown). No statistically significant differences were observed between sexes, although female flies had somewhat longer latencies and received slightly more shocks. This difference could be due to a combination of factors, including females' failure to associate the shock with the upper compartment, a stronger geotaxis, or possibly because females are slightly larger and slower than males. The total duration of grooming bouts was significantly lower in the second and third trials in female flies, which draws a parallel between D. and rodent anxiety-like behaviors26.
