W tym artykule wideo opisujemy zautomatyzowany test do pomiaru wpływu głodu lub sytości na zależne od węchu zachowanie związane z poszukiwaniem pokarmu u dorosłej muszki owocowej Drosophila melanogaster.
Artykuł metodologiczny
W tym artykule wideo opisujemy zautomatyzowany test do pomiaru wpływu głodu lub sytości na zależne od węchu zachowanie związane z poszukiwaniem pokarmu u dorosłej muszki owocowej Drosophila melanogaster.
Dla wielu zwierząt, głód sprzyja zmianom w systemie węchowym w sposób, który ułatwia poszukiwanie odpowiednich źródeł pożywienia. W tym artykule wideo opisujemy zautomatyzowany test do pomiaru wpływu głodu lub sytości na zależne od węchu zachowanie związane z poszukiwaniem pożywienia u dorosłej muszki owocowej Drosophila melanogaster. W szczelnym pudełku oświetlonym czerwonym światłem, które jest niewidoczne dla muszek owocowych, kamera połączona z niestandardowym oprogramowaniem do akwizycji danych monitoruje pozycję sześciu much jednocześnie. Każda mucha jest ograniczona do chodzenia po indywidualnych arenach, w których środku unosi się zapach jedzenia. Areny testowe spoczywają na porowatej podłodze, która zapobiega gromadzeniu się zapachów. Opóźnienie w zlokalizowaniu źródła zapachu, metryka, która odzwierciedla wrażliwość węchową w różnych stanach fizjologicznych, jest określana przez analizę oprogramowania. W tym miejscu omawiamy krytyczną mechanikę działania tego paradygmatu behawioralnego i omawiamy konkretne kwestie dotyczące obciążenia muchami, zanieczyszczenia zapachem, temperatury testu, jakości danych i analizy statystycznej.
Stany głodu sprzyjają dwóm typom zachowań pożądawczych: poszukiwaniu jedzenia i konsumpcji jedzenia1. Ten prosty test behawioralny jest przydatny do badania zachowań chemotaktycznych związanych z żerowaniem2,3. W szczególności śledzi pozycję lotu, prędkość chodzenia i opóźnienie, aby zlokalizować cel zapachu jedzenia. Opóźnienie w znajdowaniu pokarmu służy jako miara do pomiaru zmian czułości systemu wykrywania zapachów muchy po zmianach w jej wewnętrznym stanie pożądawczym. Ręczna wersja tego testu była wcześniej używana do wykazania, że sygnalizacja receptora GABA-B jest ważna dla zachowania lokalizacji zapachu u dorosłych much3. Obecna zautomatyzowana wersja testu odegrała zasadniczą rolę w badaniu, w jaki sposób krótka sygnalizacja neuropeptydu-F (sNPF) zmienia mapę węchową u Drosophila i wpływa na zachowania apetytywne2.
Testowanie odbywa się w ciemnym pomieszczeniu o kontrolowanej temperaturze i wilgotności. Cyfrowe kamery wideo umieszczone nad przezroczystymi akrylowymi płytami testowymi śledzą muchy podświetlane oświetleniem LED o długości fali 660 nm. Informacje z kamery są przetwarzane w czasie rzeczywistym przez komputer umieszczony obok obszaru testowego. Używamy oprogramowania do akwizycji danych do rejestrowania i zapisywania współrzędnych pozycji lotów w okresie testowym.
W tym paradygmacie, obiekt jest wypuszczany na arenę, która zawiera zapach jedzenia w centrum; obiekt zapachu tworzy gradient zapachu jedzenia w arenie, który wywołuje zachowanie związane z poszukiwaniem jedzenia w locie. Podobny protokół poszukiwania zapachów został zastosowany do badania chemosensacji u pojedynczych larw Drosophila 7. Podczas gdy inne testy behawioralne, takie jak czteropolowy olfaktometr4,5 lub t-maze6, oceniają awersję do zapachów lub zachowania związane z przyciąganiem, ten paradygmat najlepiej nadaje się do oceny wrażliwości węchowej i zachowań chemotaksji.
Kilka kluczowych zalet towarzyszy temu testowi. Po pierwsze, pozwala na szybkie pozyskiwanie dużych zbiorów danych, ponieważ gromadzenie i analiza danych są w większości zautomatyzowane. Po drugie, test ten izoluje i mierzy zachowanie pojedynczych much, eliminując w ten sposób społeczne sygnały węchowe, które mogą wpływać na ich zachowanie. Po trzecie, prostota protokołu i prosty projekt eksperymentalny sprawiają, że test jest wydajny i łatwy do nauczenia innych.
Ponadto, ten test może być wykorzystany do dalszego badania obwodów neuronowych leżących u podstaw zachowań związanych z poszukiwaniem pożywienia, łącząc go z obszernym zestawem narzędzi genetycznych dostępnych dla Drosophila melanogaster8. Ukierunkowaną ekspresję transgenów, które wyciszają lub pobudzają neurony, można osiągnąć za pomocą narzędzi takich jak system GAL4-UAS, a także transgeny UAS-shibirets1, UAS-tetanus-toxin i UAS-TrpA1(B)9-12.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
1. Zbieranie much i głód
2. Przygotowanie zapachu żywności
3. Pomieszczenie testowe i konfiguracja komory zachowania
4. Ładowanie muchy na płytkach testowych
Diagramy ze specyfikacjami płytek testowych można znaleźć w sekcji Pliki uzupełniające. Płytka testowa wykonana jest z przezroczystego akrylu i składa się z 6 aren testowych. Prosty suwak zawiera komory przetrzymujące, które umożliwiają ładowanie muchy, tymczasowe zabezpieczenie i jednoczesne wypuszczenie 6 much do odpowiednich komór na początku eksperymentu. Krzyżyk wytrawiony na środku każdej areny w płytce wskazuje, gdzie należy pipetować substancje zapachowe.
5. Ustawianie płytki testowej
6. Zapisz pozycję lotu podczas eksperymentu
7. Analiza danych za pomocą niestandardowego oprogramowania
"Analiza danych do śledzenia lotów - Sześć stref" można znaleźć w sekcji Pliki uzupełniające. Podczas akwizycji danych oprogramowanie do akwizycji rejestruje indywidualne współrzędne pozycji lotu dla każdego punktu czasowego w pliku tekstowym. Pojedyncza kamera cyfrowa umieszczona nad płytkami testowymi rejestruje obrazy z częstotliwością odświeżania 0,5 Hz. Program do analizy "Data Analysis for Fly Tracking-Six Zones" wydobywa informacje z tego pliku tekstowego, aby a) obliczyć średnią prędkość, b) określić punkt czasowy, w którym mucha pomyślnie zlokalizowała źródło zapachu, oraz c) zbudować okna graficzne, które pozwalają użytkownikowi zobaczyć: lokalizację lotu, odległość muchy od źródła zapachu w czasie i średnią prędkość lotu w czasie. Formatuje również dane w celu łatwego eksportu do programu do arkuszy kalkulacyjnych. W tym makrze opóźnienie wyszukiwania żywności jest definiowane jako punkt czasowy, w którym muchy spędzają co najmniej 5 sekund w promieniu 5 mm od środka areny.
8. Eksport danych z oprogramowania do analizy danych do programu do arkuszy kalkulacyjnych
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Oprogramowanie do analizy danych i układ, którego przykład można zobaczyć na rysunku 1, są używane do oceny wydajności każdej muchy podczas jej 10-minutowej próby zgodnie z zestawem kryteriów analizy. Poniższe kryteria służą do określenia, czy dane z każdej muchy zostaną wykorzystane do analizy danych i mają na celu wyeliminowanie tych much, które nie są w stanie wykonać zadania wyszukiwania pożywienia z powodu urazu, choroby, stresu lub braku motywacji.
Muchy, które są nieakt...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
W tym protokole opisujemy krok po kroku procedurę testu zachowań związanych z wyszukiwaniem żywności. Oprócz zapachów związanych z żywnością, może być również przystosowany do badania zdolności muchy do lokalizowania innych obiektów zapachowych. Na przykład można go zastosować do badania zachowań lokalizacyjnych partnera u samców much3 . Istnieje kilka dodatkowych kwestii związanych z tym protokołem, o których wspomnimy tutaj w odniesieniu do tej procedury:
Po pierwsze, temperatura...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy deklarują brak konkurencyjnych interesów finansowych.
Ta praca była wspierana przez granty badawcze dla J.W.W. z National Institute of Health (R01DK092640) i National Science Foundation (0920668).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Ocet jabłkowy | Spectrum | dostępny na rynku | |
| Agaroza, typ VII | Sigma-Aldrich | A0701 | agarozy o niskiej temperaturze żelowania |
| niestandardowa | płytka | zawiera 6 aren. Każda arena ma średnicę 60 mm i 6 mm wysokości. Zobacz schematy płytek testowych, aby uzyskać szczegółowe pomiary. | |
| Platforma LabVIEW V.8.5 | National Instruments | 776670-09 | dla programów: PositioningTool.vi, FlyTracking--Six Zones.vi UWAGA: "upłynęły time.vi", "czas do file.vi" i "dwa detect.vi obiektów" są dołączonymi podprogramami, które muszą być dostępne, aby główny program do akwizycji danych "FlyTracking--Six zones.vi" mógł działać. |
| LabVIEW Vision 8.5 | |||
| Oprogramowanie do akwizycji LabVIEW Vision 8.5 | |||
| LabVIEW Vision Builder AI 3.5 | |||
| Igor Pro V.6 | Wavemetric, Inc. | platforma do makro: Analiza danych do śledzenia lotów - sześć stref | |
| Aparat cyfrowy Basler scA1390-17fm | National Instruments | 779980-01 | UWAGA: sterownik do aparatu dostępny pod adresem Baslerweb.com |
| obiektyw 8 mm | National Instruments | 780024-01 | Obiektyw do aparatu cyfrowego Basler |
| Szlifowana szklana płyta dyfuzora | Edmund Optics | niestandardowy | Rozprasza światło, 25 cm x 30 cm |
| US Std. No. 100 | Fischer Scientific | 04-881X | Sito o nominalnym otwarciu 150 μ m |
| Opcja oświetlenia 1 | |||
| LED podświetlenie 660 nm (20 cm x 20 cm) | Spectra West | BL47192 | prostsza, ale droższa opcja oświetlenia. |
| Zasilacz do podświetlenia LED | Spectra West | ||
| Opcja oświetlenia 2 | |||
| 660 nm | Diody LED Superbrightleds | RL5R1330 | Długość fali 660 nm (około 7 x 7 LED dla panelu 14,7 cala x 9,75 cala) |
| Liniowy zasilacz prądu stałego | GW Instek | GPS-1830D | Zasilacz do panelu LED |
| Bezlutownicza płytka stykowa | Digikey | 922354-ND | Płytka stykowa do diod LED |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE
Poproś o pozwolenie