Śledzenie lokalnych zachowań związanych z poszukiwaniami wywołanymi cukrem u Drosophila

W naszym badaniu wykorzystaliśmy Drosophila jako model genetyczny do identyfikacji kluczowych ścieżek wejściowych bodźców w zachowaniach poszukiwawczych. Podejście to ma na celu ujawnienie sieci neuronowych wyzwalających lokalne zachowania związane z wyszukiwaniem, zwiększając zrozumienie wykraczające poza to, co wiadomo o pszczołach miodnych i mrówkach, potencjalnie odnosząc się do ludzi. Drosophila to potężny system modeli genetycznych.

Zrozumienie zachowań związanych z żerowaniem u much doprowadziło do zidentyfikowania nowych obwodów, które nie były wcześniej znane w żadnym innym systemie modelowym, nie tylko neuronów. Ostatnio badano, w jaki sposób stan wewnętrzny działa na te obwody, regulując fizjologię i zachowanie. Nasze badania badają potencjalny związek ewolucyjny między lokalnym poszukiwaniem much a komunikacją taneczną pszczół miodnych, zgodnie z hipotezą Vincenta Dethiera.

Znaleźliśmy podobieństwa między tymi dwoma zachowaniami, wskazując na wspólne mechanizmy neuronalne i molekularne. Sugeruje to, że Drosophila może być wykorzystana jako system modelowy do badania tańca pszczół miodnych. W połączeniu z manipulacją neurogenetyczną i oryginalnym obrazowaniem, paradygmat ten prezentuje potężne i obiecujące podejście.

Nasz protokół nie wymaga żadnych drogich materiałów i może być wykonany na zamówienie w laboratorium. Porównywanie wielu parametrów jest łatwe i wydajne za pomocą przyjaznego dla użytkownika oprogramowania, które generuje powtarzalne i wiarygodne dane. Nasze badanie koncentruje się na identyfikacji obwodów mózgowych, które przecinają różne ścieżki behawioralne podczas żerowania, w tym karmienia, regulacji snu i podejmowania decyzji.

Są one zachowane u różnych gatunków, a my badamy, w jaki sposób te struktury mózgu oddziałują na siebie i regulują wiele zachowań jednocześnie. Na początek zbierz dorosłe samce much Drosophila w ciągu 12 godzin od pojawienia się, umieść je na standardowych pożywkach muchowych na 48 godzin w temperaturze 25 stopni Celsjusza. Pozbawij muchy jedzenia, ale zachowaj im dostęp do wody.

Aby obliczyć głód pożywienia u dwudniowych much, umieść od 15 do 20 much w fiolce z nasączoną bibułą na dnie. Przenieś wygłodzone muchy pojedynczo do małych rurek. Umieść rurki w pobliżu oświetlonej areny, otoczonej białą rurą z polichlorku winylu.

Użyj oprogramowania kamery, aby ustawić ostrość na arenie. Umieść około dwóch mikrolitrów roztworu cukru w środku areny. Teraz powoli odwróć rurkę mikro wirówki za pomocą jednej muchy nad kroplą cukru.

Sfilmuj pozycję 2D areny za pomocą kamery nad głową. Na koniec przeanalizuj trajektorię każdej muchy, aby określić jej zachowanie związane z wyszukiwaniem. Spożycie cukru przez wygłodzone muchy doprowadziło do lokalnych poszukiwań z krętą ścieżką i pętlami.

Nienakarmione muchy nie rozpoczęły jednak poszukiwań, lecz uciekły z areny. Parametry poszukiwań, tj. długość ścieżki, czas pozostawania, meandrów i liczba powrotów były istotnie niższe u much niekarmionych.