$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Het vermogen zich aan te passen en te reageren op de externe omgeving is van cruciaal belang voor het voortbestaan van alle dieren. Een dier moet gevaren te vermijden, op zoek gaan naar voedsel en vind stuurlieden, en te leren van eerdere ervaringen. Sensorische systemen functioneren van verschillende stimuli, zoals visuele, chemische en mechanosensorische ontvangen en deze signalen naar het centrale zenuwstelsel worden uitgelegd en gedecodeerd. De hersenen stuurt vervolgens de juiste motor gedrag op basis van de waargenomen omgeving, zoals op zoek naar voedsel of ontsnappen uit een roofdier. Begrijpen hoe sensorische systemen detecteren de buitenwereld, en hoe de hersenen decodeert en stuurt beslissingen, is een grote uitdaging in de neurobiologie.
Drosophila melanogaster is een krachtig modelsysteem voor het onderzoeken hoe neurale circuits gids gedrag. Behalve dat eenvoudig en goedkoop te handhaven, Drosophila vertonen veel verschillende, complexe stereotype gedrag, maar doen dit met een compact zenuwstelsel van ongeveer 100.000 neuronen. Krachtige genetische technieken bestaan voor het manipuleren van het Drosophila genoom en duizenden transgene lijnen werden gegenereerd die selectief en reproduceerbaar dezelfde subsets van neuronen 10-13 labelen. Deze transgene lijnen kunnen worden gebruikt om selectief de activiteit van de gelabelde neuronen (activeren of remmen) te manipuleren en deze manipulaties kunnen worden gebruikt om te onderzoeken hoe de neurale helpfuncties gedrag.
Meerdere gedrags assays ontwikkeld voor het bestuderen van verschillende Drosophila gedrag. Drosophila, zoals veel dieren gebruiken hun reukzin voor het geleiden vele gedragskeuzes, zoals het vinden van voedsel, partners vinden, en het vermijden van gevaar. Reukzin is daarom een goede sensorische systeem voor het onderzoeken welke externe stimuli worden gedetecteerd en geïnterpreteerd door het zenuwstelsel van een dier om de juiste keuzes te leiden. Aldus worden een aantal testen ontwikkeld voor ONDERZOEKTing larven en volwassen olfactorische gedrag. Traditioneel, olfactorische gedrag in Drosophila werden bepaald door twee keuze T-doolhof paradigma, dat kan worden gebruikt voor het bepalen aangeboren en aangeleerd gedrag olfactorische 3. In deze assay worden ongeveer 50 vliegen de keuze tussen twee buizen: één buis bevat de betrokken geur en de andere bevat een sturing geurstof (meestal de geur oplosmiddel). De vliegen krijgen een bepaalde tijd om een keuze te maken, en dan is het aantal vliegen die in de verschillende kamers worden geteld. Hoewel de T-doolhof is een eenvoudige test voor veel experimenten, zijn er verschillende beperkingen. Zo worden olfactorische gedrag gemeten op één tijdstip, en andere keuzes vóór dit tijdstip worden verwijderd. Ook de individuele gedrag van de vliegen in de populatie worden verwaarloosd. Bovendien, de T-doolhof vereist handmatige telling van vliegen, die fouten kunnen voeren. Tot slot, aangezien er slechts twee keuzen gemeten, ditvermindert de statistische power vaak nodig om subtiele gedragsveranderingen te detecteren. Een alternatief voor een twee-choice T-doolhof is een vier-kwadrant (vier-veld) olfactometer 14-18. In deze test, dieren verkennen een arena waarin elk van de vier hoeken van de arena is gevuld met een potentiële bron van geodoriseerde lucht. De arena heeft een gebobbeld stervorm om de vorming van vier experimenteel gedefinieerde geur kwadranten te maximaliseren. Indien een geur wordt geleverd in een van de hoeken dan enkel is opgenomen, dat één kwadrant. Het gedrag van de dieren kan worden gevolgd als ze binnenkomen en verlaten van de geur kwadrant, en gemakkelijk in vergelijking met hun gedrag in de drie controle kwadranten. De vier-kwadrant olfactometer assay dus dossiers ruimtelijke en temporele behavioral reactie op de geur stimuli over een groot experimenteel arena.
De vier kwadranten olfactometer werd ontwikkeld door Pettersson et al. 15 en Vet et al. 17 aan de ol onderzoekenfabriek gedragsreacties van individuele parasitaire wespen. Faucher et al. 18 en Semmelhack en Wang 16 aangepast aan de setup van de olfactorische reacties van individuele Drosophila bewaken. De vier-kwadrant olfactometer is even gevoelig voor aantrekkende en afstotende reacties, waardoor een groot aantal testen geurstoffen en condities. -Maat geschreven fly tracking software, ontwikkeld door Alex Katsov 19 en momenteel onderhouden door Julian Brown (beschreven in Materials), introduceerde extra voordelen aan meer recente implementaties van de vier-kwadrant olfactometer 14,20-23. Het is nu mogelijk om te testen op 100 vliegen tegelijkertijd aan hoge spatiale (27,5 pixels / cm) en temporele (30 frames per seconde) resolutie, die toelaat extraheren verschillende parameters, zoals positie, snelheid en versnelling van vliegen op elk tijdstip. Dit maakt onderzoek naar de dynamiek van gedragsreacties de vliegen om geuren 20 . Opgemerkt zij echter dat de identiteit van afzonderlijke vliegen binnen de bevolking gedurende de gehele periode volgen niet wordt gehandhaafd. In plaats daarvan wordt elk fly spoor opgenomen zolang als twee sporen vliegen niet snijden. Op welk moment worden nieuwe nummers toegewezen nadat de vliegen uiteen. Door het opnemen van andere video vastleggen software (gespecificeerd in tabel Materials), dezelfde configuratie maakt flexibel volgen periodes kunnen worden gebruikt om vliegen spoor tot 24 uur door middel van beelden met een lagere framesnelheid. Deze optie werd gebruikt voor het leggen van eieren gedrag van vliegen te bestuderen en hun lichaamshoudingen vergelijken met ovipositional voorkeuren 14. De vier-veld olfactometer kan ook worden gebruikt om reacties te bestuderen multimodale (bijvoorbeeld geur en visuele) stimuli, of optogenetic 9 of 21 thermogenetische stimulatie combineren met presentaties van sensorische stimuli. Bovendien is de hoge temporele resolutie kan extractie van trajecten for elke individuele fly in het ensemble dataset. Daarom is de methode maakt het mogelijk onderzoek naar olfactorische-begeleide bevolking gedrag en ook de individuele sociale interacties. De opbrengst van deze analysegegevens zijn robuust en zeer reproduceerbaar, waardoor het gebruik van de vier-veld olfactometer gedrags- schermen.
We beschrijven hier de setup assemblage voor een vier-kwadrant olfactometer. We verder het gebruik ervan bij het bepalen olfactorische aantrekkingskracht als reactie op appelazijn en afstoting in reactie op sterk geconcentreerde ethylpropionaat tonen. Tenslotte beschrijven we en geven typisch code voor de analyse van de geregistreerde vlieg trackinggegevens.