Ektotermy zazwyczaj reagują na stres cieplny zwiększoną aktywnością lokomotoryczną. Zjawisko to jest widoczne dla badaczy od dziesięcioleci, z charakterystyczną reakcją behawioralną opisaną przez Cowlesa i Bogerta w 19441. Opisali, w jaki sposób organizm poddany stresowi cieplnemu najpierw wykazuje wzmożony ruch lokomotoryczny. W miarę narastania stresu cieplnego krótkie okresy aktywności przeplatają się z okresami bezczynności. Temperatura, w której organizm nie może już wykazywać skoordynowanych ruchów, jest krytycznym maksimum termicznym (CTmax). Następuje spam mięśniowy, a ostatecznie organizm się załamuje1,2. Upadek ten jest trudny do zdefiniowania i reprezentuje coś w rodzaju "rygoru cieplnego, śpiączki lub śmierci"2. Tutaj użyjemy terminu zapadnięcie fizjologiczne, aby teoretycznie odnieść się do tego niewyraźnego punktu końcowego stresu cieplnego.
Drosophila melanogaster i inne małe owady były cennymi modelami do badania stresu cieplnego. Aby oszacować przynajmniej część złożonego zbioru cech, które składają się na tolerancję na ciepło, wielu badaczy ręcznie obserwowało czas i temperaturę, w której następuje zapadanie fizjologiczne, reprezentujące odpowiednio czas do powalenia (TKD) i CTmax. Chociaż te ręczne metody oznaczania są bardzo dobrze ugruntowane, mają pewne wady. Operacyjna definicja zapaści fizjologicznej może być trudna do ustalenia i odpowiedniego zastosowania do wszystkich przypadków, zwłaszcza gdy obserwatorzy są mniej doświadczeni. Na przykład, w którym momencie organizm przechodzi od skurczów mięśni do zapaści? Wzorzec skurczów mięśni i aktywności napadowej przed upadkiem może być nieprzewidywalny i może komplikować dokładną obserwację2,3, zagrażając dokładności i precyzji. Tymczasem trudność w obserwacji ogranicza również liczbę organizmów, które można oznaczyć w tym samym czasie, co ogranicza skalowalność.
Ponieważ wzrost aktywności jest konsekwentną reakcją na ciepło, a TKD i CTmax są ostatecznie punktem, w którym aktywność ustaje, staraliśmy się wykorzystać Monitory Aktywności Drosophila (DAM2) firmy TriKinetics do automatyzacji testów tolerancji ciepła. Niedawno opublikowaliśmy metodę automatycznego testu, wraz z łatwym w użyciu oprogramowaniem, przy użyciu systemu DAM2 4. Test został zwalidowany poprzez porównanie miar tolerancji ciepła pod względem TKD z klasycznym ręcznym testem TKD opartym na obserwacji w odniesieniu do kilku czynników. Zbadaliśmy również składnik aktywności lokomotorycznej w testach TKD, aby dokładniej scharakteryzować indukowalny fenotyp termotolerancji. Test i towarzyszące mu oprogramowanie nazwaliśmy HoTDAM! (Testy tolerancji ciepła przy użyciu Systemu Monitorowania Aktywności Drosophila). Poniżej przedstawiamy szczegółowy opis metody automatycznego oznaczania tolerancji ciepła przy użyciu systemu DAM2 i HoTDAM! oprogramowanie. Test jest łatwy w użyciu i łatwo skalowalny, aby umożliwić pomiar wielu organizmów jednocześnie.
W tym manuskrypcie przeprowadziliśmy testy TKD na termosensorycznie zmutowanych muszkach (przejściowy potencjał receptora ankyryna 1; TRPA1) i ich kontrola genetyczna (biały1118; w1118). Organizmy te zostały wybrane w celu podkreślenia znaczenia charakterystycznej zwiększonej aktywności obserwowanej podczas stresu cieplnego dla testu. Mianowicie, organizmy TRPA1 nie wykazują tego zachowania ucieczki, co ilustruje wewnętrzny związek między konserwatywnymi reakcjami behawioralnymi a szacunkami tolerancji na ciepło, takimi jak TKD. Przeprowadziliśmy test zarówno dla samic, jak i samców, wraz z wdrożeniem obróbki wstępnej utwardzania termicznego. Przedstawione tutaj reprezentatywne wyniki są danymi z całkowicie nowych testów niż te, które zostały wykorzystane w pierwotnie opublikowanych testach walidacyjnych.