선충 Caenorhabditis elegans의 화학주축에서 연관 학습 측정

요약

여기에서는 모델 유기체 C. elegans에서 고전적 조건화를 수행하여 연상 학습을 테스트하는 프로토콜을 제시합니다. 이 패러다임은 환경 내 염분의 농도를 음식의 유무와 짝을 이루는 것을 기반으로 하며, 이는 화학주축을 소금 쪽으로 또는 소금에서 멀어지게 합니다.

초록

행동을 적응시키기 위해 동물은 연상 학습을 통해 감각 정보에 원자가를 할당하고 환경 조건이 변할 때 이 연관성을 업데이트합니다. 염화나트륨에 대한 Caenorhabditis elegans 의 행동 반응은 연상 학습을 지배하는 메커니즘을 조사하기 위한 잘 정의된 패러다임을 제공합니다. 음식물의 유무와 짝을 이루는 특정 NaCl 수치에 기생충을 노출시키면 각각 이 NaCl 농도에 가까워지거나 멀어지는 화학주성이 유도됩니다. 연상 기억은 몇 시간 내에 형성되며 동물을 다른 NaCl 농도에 노출시킬 때 동일한 시간 내에 수정할 수 있습니다.

여기에서는 C. elegans salt chemotaxis를 기반으로 행동 가소성과 학습을 분석하는 방법을 설명합니다. 분석 균주는 성인이 될 때까지 동기화된 코호트에서 성장한 다음 음식의 유무에 관계없이 다른 NaCl 농도의 플레이트에서 몇 시간 동안 조건화됩니다. 그런 다음 NaCl 농도가 낮거나 중간 또는 높은 영역을 포함하는 분석 플레이트로 동물을 옮기고 각 영역의 기생충 수를 세기 전에 30분 동안 기어 다니게 합니다. 그런 다음 플레이트에 있는 기생충의 분포에서 화학주성 지수를 계산합니다. 이 분석은 학습에 영향을 미치는 다양한 요인의 효과를 테스트하는 데 사용할 수 있습니다.

서론

환경과 의미 있게 상호 작용하고 적응 행동을 생성하기 위해 동물은 자신이 받은 감각 정보를 해석해야 합니다: 주어진 감각 신호가 그들의 생존에 유익한지 해로운지는 거의 항상 미리 결정되는 것이 아니라 상황에 따라 다릅니다. 따라서 감각 및 신경계의 핵심 임무는 연상 학습을 통해 환경 정보에 원자가를 할당하는 것입니다. 일부 자극은 음식과 같이 본질적으로 식욕을 자극하는 것이고, 다른 자극은 통각 신호와 같이 본질적으로 혐오감을 불러일으킵니다. 이러한 무조건적인 자극(미국)은 그들과 함께 제시된 다른 자극에 대한 반응을 변경할 수 있습니다. 그 결과, 동물들은 다른 조건화된 자극(CS)에 대한 매력이나 혐오감을 발달시킬 수 있다. 이것은 CS가 US ^1,2,3에 신호를 보내거나 예측하는 방식으로 해석됩니다. 연상 학습의 모델을 연구하는 것은 근본적인 유전적, 세포적, 생리학적 메커니즘을 밝히는 데 필요합니다. 그러나 이는 생체 내 모델의 사용의 필요성, 행동의 가변성, 동물 취급에 필요한 라이선스 또는 연구자와 동물 모두를 교육하는 데 필요한 긴 일정으....

프로토콜

1. 연관 학습 테스트 전에 예쁜꼬마선충을 동기화하기 위한 성장판(GP)을 준비하고, 시험 당일 [NaCl]-식품 결합을 유도하기 위한 컨디셔닝 플레이트(CP)를 준비합니다.

참고: 성장 및 컨디셔닝을 위한 페트리 접시는 0mM NaCl CP 및 100mM NaCl CP 플레이트에서 NaCl 농도가 다양하다는 점을 제외하고는 표준 선충 성장 매체(NGM) 플레이트(¹²)와 동일합니다.

1. 깨끗한 500mL 유리병 4개를 준비하고 다음을 추가합니다.
   1. 펩톤 1.25g, 한천 8.5g, 증류수 487.5mL 및 자석 교반기를 1병(0mM NaCl CP용)에 추가합니다.
   2. NaCl 1.5g, 펩톤 1.25g, 한천 8.5g, 증류수 487.5mL 및 자석 교반기를 두 병 각각에 추가합니다(각각 50mM NaCl CP 및 GP용).
   3. 병 1병(100mM NaCl CP용)에 NaCl 3g, 펩톤 1.25g, 한천 8.5g, 증류수 487.5mL, 자석 교반기를 추가합니다.
2. 4개의 병을 121°....

결과

음식의 유무에 관계없이 다양한 양의 NaCl(0 mM, 50 mM, 100 mM)이 함유된 플레이트에서 4시간 동안 컨디셔닝하는 것은 야생형(N2) C. elegans의 행동에 상당한 영향을 미쳤습니다. 분석 플레이트에서 30분 후, NaCl 농도가 높은 플레이트와 음식(CP100+)을 조건화한 웜과 NaCl이 없고 음식이 없는 플레이트를 조건화한 웜(CP0-)은 양성 CI를 보였으며, 이는 더 높은 NaCl 농도에 대한 선호를 나타냅니다(그림 2, 표 1, 표 2 및 보충 표 1). 반대로, NaCl이 높고 음식이 없는 기생충(CP100-), 중간 NaCl과 음식이 없는 상태(CP50-), 음식이 없는 NaCl이 없는 기생충(CP0+)은 CI가 음성이었으며, 이는 낮은 NaCl 농도를 선호함을 나타냅니다(

토론

이 기사에서는 화학주성을 실험 패러다임으로 사용하여 선충 C. elegans의 연관 학습 평가를 설명합니다. 이 예에서는 6개의 실험 조건을 사용했습니다. 구체적으로, N2 야생형 예쁜꼬마선충은 표준 선충 식품(E. coli OP50 박테리아 균주)으로 파종되거나 파종되지 않은 상태로 남겨진 낮은(0 mM), 중간(50 mM) 또는 높은(100 mM) NaCl 농도의 플레이트에 조건화되었습니다. 그런 다음, 예쁜꼬마선충은 3개의 NaCl 농도 각각과 함께 한천 절편을 포함하는 파종되지 않은 분석 플레이트를 돌아다닐 수 있었습니다. 분석 플레이트의 100mM NaCl 섹터를 배회하는 동물 수에서 분석 플레이트의 0mM NaCl 섹터를 배회하는 동물의 수를 빼고 결과를 분석 플레이트의 총 동물 수^15,16.......

재료

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이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
아가르	Chemsolute	9972-2KG
박토-펩톤	Gibco	211677
CaCl2 1M 용액	Merck	2389
Caenorhabditis elegans 균주	Caenorhabditis Genetics Center (CGC)
콜레스테롤	Roth	8866.1
E. coli OP50 액체 배양	N/A	N/A
에탄올	Chemsolute	22731000
KH2PO4	Roth	P018.2
KPO4 (KH2PO4, K2HPO4) 1 M 용액	Chemsolute	16341000
MgSO4 1 M 용액	Roth	T888.2
마이크로센트리퓨지 튜브 1.5 mL	Eppendorf	N/A
Na2HPO4	Roth	T877.1
NaCl	Chemsolute	13671000
Y-페트리 접시 90 x 10 mm	Moonlab	4-0033

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