Drosophila larven zijn in staat om geur stimuli associëren met smaak beloning. Hier beschrijven we een eenvoudige gedragsmatige paradigma dat de analyse van appetitieve associatief olfactorische leren mogelijk maakt.
Methodenartikel
Drosophila larven zijn in staat om geur stimuli associëren met smaak beloning. Hier beschrijven we een eenvoudige gedragsmatige paradigma dat de analyse van appetitieve associatief olfactorische leren mogelijk maakt.
In het volgende beschrijven we de methodologische details van appetitieve associatief olfactorische leren in Drosophila larven. De opstelling in combinatie met genetische storingen is een handvat om de neuronale en moleculaire grondslagen van specifiek associatief leren analyseren in eenvoudige larvale hersenen.
Organismen kunnen gebruiken ervaringen uit het verleden aan de huidige gedrag aan te passen. Deze verwerving van potentiële gedrag kan worden gedefinieerd als leren en de fysieke bases van deze mogelijkheden als geheugen sporen 1-4. Neurowetenschappers te begrijpen hoe deze processen zijn georganiseerd in termen van moleculaire en neuronale veranderingen in de hersenen door verschillende methoden in modelorganismen variërend van insecten tot 5,6 vertebraten. Voor deze inspanningen is het handig om te gebruiken modelsystemen die eenvoudig en experimenteel toegankelijk. De Drosophila larve bleek deze eisen voldoen gebaseerd opde beschikbaarheid van krachtige gedrag assays, het bestaan van verschillende transgene technieken en de elementaire organisatie van het zenuwstelsel die slechts ongeveer 10.000 neuronen (met enige voordelen: cognitieve beperkingen, weinig gedragsalternatieven en rijke ervaring bedenkelijk) 7-10 .
Drosophila larven kunnen vormen associaties tussen geuren en appetitieve smaak versterking zoals suiker 11-14. In een standaard assay, die in het lab van B. Gerber krijgen de dieren twee geur wederzijdse training: Een eerste groep van larven wordt blootgesteld aan een geur A samen met een smaak bekrachtiger (suiker beloning) en vervolgens blootgesteld aan een geur B zonder wapening 9. Inmiddels is er een tweede groep van larven krijgt wederzijdse opleiding, terwijl het ervaren van geur A zonder wapening en vervolgens worden blootgesteld aan geur B met versterking (suiker beloning). In de volgende twee groepen tested voor hun voorkeur tussen de twee geuren. Relatief hogere voorkeuren voor de beloonde geur weerspiegelen associatief leren - gepresenteerd als een prestatie-index (PI). De conclusie met betrekking tot de associatieve aard van de prestatie-index is dwingend, want afgezien van de contingentie tussen geuren en tastants, andere parameters, zoals geur en beloning blootstelling, verstrijken van de tijd en de behandeling verschilt niet tussen de twee groepen 9.
1. Voorbereiding
2. Suiker Beloning Training en Test
| Eerste groep | CS1 / (+) - CS2 / (-) | Wederzijdse groep | CS2 / (+) - CS1 / (-) |
| CS1 / (-) - CS2 / (+) | CS2 / (-) - CS1 / (+) | ||
| CS2 / (+) - CS2 / (-) | CS1 / (+) - CS2 / (-) | ||
| CS2 / (-) - CS1 / (+) | CS1 / (-) - CS2 / (+) |
Systematische effecten van stimuli in de omringende experimentele omgeving te voorkomen, moet men de test in de helft van de gevallen dat LGO wordt gepresenteerd links en rechts uur. In de andere helft van de gevallen AM moet worden gepresenteerd aan de linkerkant en OCT rechts.
3. Tests voor taakrelevante sensomotorische Faculteiten
Het ontwerp van de hierboven beschreven experimenten maakt analyse geur-suiker leren in wild type voeden 3e instar larven op zichzelf. Echter, in het dagelijks leven lab onderzoekers gewoonlijk twee of meer verschillende experimentele groepen larven te vergelijken, indien olfactorische leren afhankelijk van een parname gen, een specifieke set van neuronen, een mutant stock, een speciaal dieet, verschillende kweekomstandigheden, giftige chemicaliën toegevoegd tijdens de ontwikkeling, etc. Dus, in alle gevallen waarin twee of meer experimentele groepen larven getest men doen set van verplichte controle-experimenten om te testen, als de verschillende groepen van larven vertonen een goede sensomotorische acuities. Dit wordt verplicht als potentiële fenotypes zijn niet per se te wijten aan verlaagd of afgeschaft mogelijkheden om associëren geuren met suiker. Vrij zouden mogelijke defecten leren gebaseerd op gebreken in elke stap van de sensomotorische circuits in de verwerking van geuren en / of suiker. Of met andere woorden als een mutant larve niet kan sense suiker kan vestigen geen suiker geheugen. Maar dit staat niet toe dat de conclusie dat de larve niet kan leren. In detail de volgende controle experimenten moeten worden uitgevoerd om te testen voor de juiste oktober, AM en fructose verwerking van transgene larven.
1. Test voor naïeve oktober prefeschil
Verzamel 30 voeding 3 e instar larven van een levensmiddel flacon. Zorgvuldig wassen in kraanwater, zoals beschreven in 2.1. Doe een oktober geur container aan een zijde van een agarose petrischaal, voeg de larven op het midden van de petrischaal, sluit het deksel en 5 minuten wachten, zodat de larven op de petrischaal en oriënteren kruipen naar de LGO geurbron. Vervolgens telt het aantal larven aan de linkerkant, in het midden en aan de rechterkant van de test petrischaal.
2. Test voor naïeve AM voorkeur
Verzamel 30 voeding 3 e instar larven van een levensmiddel flacon. Zorgvuldig wassen in kraanwater, zoals beschreven in 2.1. Doe een AM geur container aan een zijde van een agarose petrischaal, voeg de larven op het midden van de petrischaal, sluit het deksel en 5 minuten wachten, zodat de larven op de petrischaal en oriënteren kruipen naar de AM geurbron. Vervolgens tellen het aantal larvae links, midden en rechts van de test petrischaal.
3. Test voor naïeve suiker voorkeur
Verzamel 30 voeding 3 e instar larven van een levensmiddel flacon. Zorgvuldig wassen in kraanwater, zoals beschreven in 2.1. Bereid Petrischalen die 2,5% agarose bevatten helft of 2M fructose-agarose mengsel in de andere helft. Voeg de larven op de petrischaal, sluit het deksel en 5 minuten wachten, zodat de larven kruipen op de Petrischaal en oriënteren op de fructose bevattend kant. Vervolgens telt het aantal larven aan de linkerkant, in het midden en aan de rechterkant van de test petrischaal.
Voorbereiding van half-half petrischalen: Bereid normale agarose platen zoals hierboven in paragraaf 1.2 beschreven. Wanneer de agarose gevulde Petrischalen worden afgekoeld, knip de agarose langs de verticale as met een scalpel. Verwijder een helft van de agarose uit de petrischaal. Eendd a hot fructose-agarose-oplossing (voor de bereiding zie 1.3) naar de lege helft van de petrischaal. Zorg ervoor dat beide helften passen en vormen geen gedefinieerde rand - dit beïnvloedt de larvale keuzegedrag en maakt een gedragsanalyse nogal moeilijk. 4.
Sham training
Ondanks het testen als transgene voeding 3 e instar larven zijn in staat om onderscheid te maken op een wild-type niveau tussen LGO en lucht (3,1), AM en lucht (3,2) en suiker en pure agarose (3,3), een extra set van test experimenten is onlangs ingevoerd (voor discussie zie Gerber en Stocker, 2007). De redenen voor deze experimenten is de volgende. Tijdens de training larven ondergaan enorme behandeling en opeenvolgende geur en suiker stimulatie. Aldus is het goed mogelijk dat de waargenomen fenotype leren misleidend (hoewel naïef geur en suiker perceptie tests op wildtype niveau!). Het is immers mogelijk dat de transgene dieren differ van wild-type larven met betrekking tot stressbestendigheid, motivatie, vermoeidheid, zintuiglijke aanpassing, contextueel leren, en veranderingen in de verzadiging. Zo Michels et al.. (2005) controles ingevoerd die test of een bepaalde mutant kan (1) detecteren uur versus een lege container geur als u behandelen larven precies als tijdens training behalve dat de beloning weggelaten en slechts bloot aan beide geuren, (2) te detecteren Okt Na hetzelfde regime, (3) te detecteren AM versus een lege container geur, als u de behandeling van de larven in een training-achtige manier, behalve dat u weglaten van de geuren en alleen maar bloot te stellen aan de beloning, en (4 ) op te sporen Okt Na dezelfde dosis kregen. Voor een uitgebreide discussie en verdere details over de methoden zie Michels et al. (2005) en Gerber en Stocker (2007).
4. Data Analyse voor Sugar Reward Learning
5. Data Analyse voor taakrelevante sensomotorische Faculteiten
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Figuur 1A toont een overzicht van de experimentele procedures voor larvale olfactorische associatief leren. Door de combinatie van een van de twee voorgestelde geuren een suiker beloning larven verwerven gedrag potentieel een aantrekkelijk antwoord naar de beloning geur in vergelijking met de expressie beloond geur. Twee groepen larven worden altijd getraind door een van beide het koppelen van de bekrachtiger met de geur LGO of AM. De prestatie-index (PI) meet de associatieve functie als het verschil in...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De beschreven opstelling in Drosophila larven maakt voor het onderzoek naar associatieve olfactorische leren in een relatief lagere hersenen. De aanpak is eenvoudig, goedkoop, eenvoudig vast te stellen in een lab en vereist geen high-tech apparatuur 9. Wij presenteren een versie van het experiment om begerend associatief leren versterkt door fructose beloning 11 bestuderen. De beschreven opstelling is gebaseerd op een reeks parametrische studies die uitvoerig onderzocht variaties in ...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Geen belangenconflicten verklaard.
We willen vooral de leden van de Gerber lab bedanken voor technische instructies op hun experimentele opstelling en commentaar op het manuscript. We danken ook Lyubov Pankevych voor fly-verzorging en het onderhoud van het wild-type kantons voorraad. Dit werk wordt ondersteund door de DFG subsidie TH1584/1-1, de SNF subsidie 31003A_132812 / 1 en de Zukunftskolleg van de Universiteit van Konstanz (alle tot AST).
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| Naam van het reagens | Vennootschap | Catalogusnummer | CAS-nummer |
| Fructose | Sigma | 47740 | 57-48-7 |
| NaCl | Fluka | 71350 | 7647-14-5 |
| Agarose | Sigma | A5093 | 9012-36-6 |
| 1-octanol | Sigma | 12012 | 111-87-5 |
| Amylacetate | Sigma | 46022 | 628-63-7 |
| Petroleum | Sigma | 18512 | 8012-95-1 |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken
Toestemming aanvragen