2015年12月30日
ミバエの戦いの間に、行動パターンが見られ、ダイナミクスを戦うし、学習や記憶が実験条件によって影響される関連します。ここで紹介するプロトコルは、完全に実験中にハエの取り扱いがなくなり新たな手順を説明します。これは戦いのダイナミクスを向上させ、強力な「敗者」の効果を形成することができます。
この手法の全般的な目的は、行動手順からハエのハンドリングを排除することで、キイロショウジョウバエ(Drosophila melanogaster)における「敗者効果」および「勝者効果」の形成を導入することです。研究室環境で実施される動物行動学研究の多くには、動物のハンドリングが含まれています。しかし、動物をハンドリングすることは通常、動物にストレスを誘発し、そのストレスが実施しようとしている行動研究を妨げる可能性があるため、ストレスとなるハンドリングの排除を試みています。
ショウジョウバエの攻撃性研究において、実験前、実験中、および実験後の個体操作を完全に排除した新しいチャンバーを開発しました。この新しいチャンバーを用いることで、測定したすべての行動パラメータにおいて改善が見られました。本手法を用いることにより、個体間の行動上のばらつきを最小限に抑えることが可能です。
明確な優位関係を形成するために必要な時間を短縮し、強力な敗者および勝者のメンタリティを誘導することができました。これらのチャンバーは使いやすく、ショウジョウバエのさまざまな行動研究に多目的に利用可能です。実験を開始するには、25 °C、相対湿度 50% の 12 時間明暗サイクルインキュベーター内で、フライストックを飼育・維持してください。
次に、新鮮なショウジョウバエ培地を加熱して溶かし、分離用バイアルを準備します。パステールピペットを使用して、溶けた培地約1.5 millilitersを空のガラス試験管に1本ずつ移し、細い絵筆を用いて培地を凝固させます。ストックバイアルから後期の雄の蛹を慎重に取り出し、新しく準備した培地が入った試験管の側面に配置します。
分離用バイアルを綿で閉じ、インキュベーターに保管します。分離後、ハエの塗装準備が整います。二酸化炭素でハエを麻酔し、その後、細い爪楊枝を用いて操作します。
アクリル塗料を胸部に少量塗り、頭部、翅、腹部、または脚に塗らないようにします。塗料を約10秒間乾燥させた後、ハエを慎重に元の隔離バイアルに戻します。隔離バイアルをインキュベーターに戻します。
新鮮なショウジョウバエ用培地を加熱して溶かし、器具の準備を続けます。後方ピペットを使用して、0.8 millilitersの培地をスクリューキャップバイアルの蓋に移し、培地を冷却させます。培地が冷めたら、
新鮮な酵母ペーストを少量の滴として、フードカップ表面の中心に塗布します。使用前に毎回、装置と個々の闘争チャンバーを水で洗浄し、ペーパータオルで乾燥させてください。次に、フードカップにパテを1滴塗り、各闘争チャンバーの中心に配置します。
装置の蓋で闘争チャンバーを覆います。蓋をした装置を光源の下に配置し、構造体の上にビデオカメラを設置します。各闘争チャンバーにプラスチック製の間仕切りを挿入し、行動実験を開始します。
分離チューブから綿栓を取り外し、装置側面の開口部の下にチューブを配置します。負の地軸(negative geo axis)により、ハエが闘争チャンバー内に入るようにします。その後、スライド壁を閉じます。ハエがチャンバーに入った後、同様の手順を繰り返し、装置の反対側から2匹目のハエを闘争チャンバー内に導入します。
次に、装置を照明付きのビデオ撮影位置に戻します。ビデオ録画を開始し、プラスチック製の仕切りを取り除いて、敗者効果(loser effect)の実験のためにハエ同士を相互作用させます。強力な優劣関係が形成されるよう、最初の闘争を20分間記録します。
20分後、プラスチック製仕切りを闘争チャンバーにゆっくりと戻してハエを分離し、ビデオ録画を停止します。強い敗北感を誘発させるために、最初の闘争中にハエの間で優劣関係が確立され、維持されていることを確認し、仕切りを挿入して分離させる際は動物への刺激を最小限に抑えてください。10分間の休息後、録画を開始し、プラスチック製仕切りをゆっくりと取り除きます。
さらに20分間、ショウジョウバエに相互作用させます。20分後に記録を停止し、実験を終了します。最初の闘争を観察するために用いた新しい方法の前に記載された手順を逆に行い、負の幾何学的軸(negative geo axis)に沿って、行動チャンバーからショウジョウバエを取り除きます。
平均して、最初の遭遇は2分後に観察されます。最初の突進は4分後に起こり、ハエは8分後に優位関係を確立します。残りの12分間で、その優位関係が強化されます。
勝者はより積極的に突き進み、敗者はより後退します。この新しいアプローチを用いて、2回目の闘争において敗北する敗者の割合である「ルーザー効果」を定量化しました。以前に敗北した個体を、2回目の闘争において既知の勝者または未知の勝者とペアにしたとき、有意な効果が観察されました。
この手順を行う際は、社会的隔離状態で飼育した生後6〜7日の雄のショウジョウバエを用いて攻撃性アッセイを行うことが重要です。これらのチャンバーに習熟すれば、個体を一切直接的に扱うことなく、ハエの導入、モニタリング、相互作用、および分離が容易になり、強力な「敗北者効果(loser effect)」を誘導できます。最初の闘争後にディバイダーを用いてハエを分離することで、実験プロトコルのバリエーションを持たせることが可能です。
勝者を維持し、2回目の闘争で異なる相手とペアにすることで、ウィナー効果を誘導することができます。わずかな調整を行うことで、同じチャンバーを用いてショウジョウバエの求愛行動、移動能力、およびその他の社会的行動を研究することが可能です。このビデオを視聴することで、攻撃性アッセイの実施方法と、実験前および実験中にハエを操作することなくルーザー効果を誘導する方法について、十分に理解できるはずです。
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本研究では、ハンドリングを排除することでストレスを軽減し、行動結果を改善させた、ショウジョウバエの攻撃性を研究するための新規手法を紹介します。この新しいチャンバー設計により、Drosophila melanogasterにおける勝者効果および敗者効果の測定の信頼性が向上します。
本手法は、行動神経科学における主要な課題である、動物のハンドリングによって導入される実験的混同変数の最小化に取り組むものです。手動による介入を排除することで、敗北者効果や勝利者効果などの経験依存的な行動変化の研究におけるデータの信頼性を向上させます。これにより、行動上の読み取り結果がメカニズムの仮説に寄与する神経行動学的発見パイプラインにおいて、より正確なターゲットバリデーションが可能になります。
この手法は、神経回路機能および行動調節に影響を与えるターゲットを検証するために行動表現型が利用される、初期のディスカバリーワークフローに適しています。これにより、メカニズム解明や治療的介入研究に進む前に、一貫性のある表現型解析を行うことが可能になります。