Muszki owocowe, Drosophila melanogaster, były używane jako cenny organizm modelowy do badania mechanizmów leżących u podstaw złożonych zachowań, takich jak uczenie się i pamięć, interakcje społeczne, agresja, nadużywanie narkotyków, sen, funkcje sensoryczne, zaloty i kojarzeniesię 1,2. Jednym z zachowań, które zostało zbadane za pomocą wielu protokołów, jest spontaniczna aktywność lokomotoryczna. Geotaksja ujemna była jedną z pierwszych metod opracowanych do pomiaru aktywności Drosophila, a protokół ten polega na pomiarze odsetka much, które osiągają określoną wysokość fiolki po tym, jak muchy zostały wstrząśnięte na dno pojemnika1,3. Ta metoda ma tę zaletę, że jest prosta, niedroga, a ponieważ nie wymaga żadnego specjalnego sprzętu, można ją wykonać w dowolnym laboratorium. Został on wykorzystany jako cenne narzędzie przesiewowe do badania wpływu różnych manipulacji genetycznych na mobilność much3. Jest to jednak czasochłonne i pracochłonne oraz może być stronnicze ze względu na zmienne potrząsanie fiolkami i nagrania z udziałem ludzi.
Metoda negatywnej geotaksji została ulepszona przez rozwój metody Rapid Iterative Negative Geotaxis (RING)4,5, która wykonuje zdjęcia fiolek z muchami po potrząśnięciu muchami na dnie. Zaletą tego protokołu jest jego czułość i możliwość testowania dużej liczby fiolek muchowych w tym samym czasie. Jednak protokół ten nadal ma potencjał błędu ludzkiego i mierzy tylko ujemne geotaksje. Inne laboratoria wykorzystały prostą obserwację w fiolkach hodowlanych w celu określenia aktywności lokomotorycznej6.
Ostatnio opracowano kilka systemów rejestracji wideo do pomiaru aktywności lokomotorycznej much. Jeden protokół monitoringu wideo zapewnia czas na dostosowanie przed nagraniem7. Metoda opisana przez Slawsona i in. również wykorzystuje impuls powietrza do zatrzymania ruchu do rozpoczęcia nagrywania, co potencjalnie może być stresorem dla zwierząt7. Metoda ta dostarcza informacji o średniej prędkości, prędkości maksymalnej, czasie spędzonym w ruchu itp. Inny trójwymiarowy system śledzenia mierzy maksymalną prędkość poszczególnych much podczas ~0,2 sekundy swobodnego startuz lotu 8. Trójwymiarowy protokół monitoringu wizyjnego wykorzystuje muchy wykazujące GFP i wiele kamer wyposażonych w filtry pozwalające na detekcję fluorescencji w celu określenia ruchliwości much9. Muchy w tym protokole mają tendencję do wykazywania cylindrycznych wzorców lotu, co jest potencjalnie spowodowane kształtem fiolek z kulturą Drosophila 10. Metoda ta została ulepszona poprzez zastosowanie kopuły, która pozwala na pomiar spontanicznego ruchu dwóch much11. Opisano również metodę o wysokiej przepustowości, która wykorzystuje kamerę do automatycznego monitorowania i ilościowego określania indywidualnych i społecznych zachowań Drosophila 12. Zou i in. opracowali system monitorowania behawioralnego (BMS), który wykorzystuje dwie wspomagane komputerowo kamery do rejestrowania zachowań i ruchów w ciągu całego życia, takich jak odpoczynek, poruszanie się, latanie, jedzenie, picie lub śmierć poszczególnychmuszek owocowych z rodziny tephritidae.. Opracowano kilka innych systemów wideo do monitorowania aktywności behawioralnej much14,15.
Tutaj opisujemy metodę ilościowego określania aktywności Drosophila, która wykorzystuje monitory populacji. Monitory te są umieszczone w inkubatorach o kontrolowanej temperaturze i wilgotności w temperaturze 25 °C w 12-godzinnym cyklu światła dzień-noc. Każdy monitor populacji ma wiązki podczerwieni umieszczone w pierścieniach umieszczonych na trzech różnych wysokościach. Za każdym razem, gdy mucha porusza się po pierścieniach, przerywa wiązkę podczerwieni, która jest rejestrowana przez mikroprocesor, który niezależnie rejestruje i zlicza aktywność much w fiolce. Mikroprocesor przesyła do komputera całkowitą aktywność w fiolce w zdefiniowanych przez użytkownika odstępach czasu, które mogą wynosić od 1 sekundy do 60 minut. Opisana tu metoda daje muszkom wystarczająco dużo czasu na przystosowanie się do nowego środowiska i pozwala na jednoczesny pomiar spontanicznej aktywności lokomotorycznej aż 120 populacji muszek. Ponadto opisujemy przygotowanie pokarmu, utrzymanie much, ustawienie monitorów populacji mobilności w inkubatorach o kontrolowanej temperaturze oraz potencjalne czynniki, które mogą mieć wpływ na wyniki. Metoda ta może być wykorzystana do zbadania, w jaki sposób różne modyfikacje środowiskowe lub genetyczne wpływają na spontaniczną aktywność lokomotoryczną muszek.