Zwierzęta wykonują różnorodne wrodzone i złożone zachowania, które są pośredniczone przez różne neuroprzekaźniki koordynowane przez skomplikowane procesy sygnalizacyjne. Neuroprzekaźnik dopamina (DA) pośredniczy w wysoce konserwatywnych zachowaniach u różnych gatunków, w tym w uczeniu się, funkcjach motorycznych i przetwarzaniu nagrody.
Nicień glebowy C. elegans, z stosunkowo prostym i dobrze odwzorowanym układem nerwowym składającym się tylko z 302 neuronów, wykazuje wyraźnie złożone zachowania, w tym wiele regulowanych przez DA, takich jak krycie, nauka, żerowanie, poruszanie się i składanie jaj1. Wśród innych cech, krótki cykl życia, łatwość obsługi i zachowanie cząsteczek sygnałowych, podkreślają zalety wykorzystania C. elegans jako modelu do badania neuronalnych podstaw zachowań.
Hermafrodyta C. elegans zawiera osiem neuronów dopaminergicznych; Oprócz tego samiec zawiera sześć dodatkowych par do celów godowych. Podobnie jak u ssaków, neurony te syntetyzują DA i wyrażają transporter DA (DAT-1), białko błonowe występujące wyłącznie w neuronach dopaminergicznych, które transportuje DA uwolnione w szczelinie synaptycznej z powrotem do neuronów dopaminergicznych. Co więcej, większość białek biorących udział w każdym etapie syntezy, pakowania i uwalniania DA jest wysoce konserwatywna między robakami a ludźmi i, podobnie jak u ssaków, DA moduluje zachowania żywieniowe i lokomocję u C. elegans2.
C. elegans pełza po twardych powierzchniach i pływa z charakterystycznym miotaniem się w wodzie. Co ciekawe, mutanty pozbawione ekspresji DAT-1 (dat-1) normalnie pełzają po twardej powierzchni, ale nie są w stanie utrzymać pływania, gdy są zanurzone w wodzie. To zachowanie zostało nazwane paraliżem wywołanym pływaniem lub SWIP. Wcześniejsze eksperymenty wykazały, że SWIP jest częściowo spowodowany nadmiarem DA w szczelinie synaptycznej, która ostatecznie nadmiernie stymuluje receptory postsynaptyczne podobne do D2 (DOP-3). Chociaż pierwotnie zidentyfikowany w dat-1 knockout animals3, SWIP jest również obserwowany u zwierząt typu dzikiego leczonych lekami, które blokują aktywność DAT (np. imipramine4) i/lub indukują uwalnianie DA (np. amfetamina5). Z drugiej strony, farmakologiczne lub genetyczne manipulacje zapobiegające syntezie i uwalnianiu DA oraz blokujące funkcję receptora DOP-3 uniemożliwiają SWIP6. Podsumowując, te już opublikowane dane ustaliły, że SWIP jest wiarygodnym narzędziem do badania efektów behawioralnych powodowanych przez zmutowane białka w synapsach dopaminergicznych3,4,7 i może być stosowany do badań genetycznych w celu identyfikacji nowych szlaków regulacyjnych zaangażowanych w sygnalizację DA7,8,9,10,11,12. Dodatkowo, dostarczając łatwo mierzalnego odczytu zachowań wywołanych przez narkotyki u żywych zwierząt, SWIP umożliwia wyjaśnienie mechanizmów działania leków, takich jak amfetamina (AMPH) i azaperon, w synapsach dopaminergicznych5,6,13,14,15.
Protokoły przeprowadzania testów SWIP zostały opisane wcześniej16. W tym miejscu szczegółowo opisujemy metodologię i konfigurację do przeprowadzenia testu w celu zapewnienia wizualnego przewodnika dla społeczności C. elegans w celu skutecznego przeprowadzenia SWIP.