O presente estudo introduz um paradigma simples para investigar o comportamento de busca provocado por açúcar em Drosophila, descrito pela primeira vez por Dethier2. Esse comportamento inato permite que as moscas se envolvam em uma busca local por recursos alimentares adicionais após o encontro de uma recompensa alimentar. O aspecto mais crucial do protocolo experimental envolve a motivação adequada das moscas. Em primeiro lugar, as moscas devem estar em estado de fome, tendo sido privadas de alimentos enquanto ainda têm acesso à água, para garantir a ingestão de açúcar. Para ter o estado de fome uniforme em todos os ensaios experimentais, a duração em que 90% da população sobrevive foi usada como o período de fome. Crucialmente, a indução de uma resposta de busca pós-alimentação requer o fornecimento de um estímulo alimentar que seja de qualidade suficiente, mas não suficiente para saciar completamente as moscas. Portanto, padronizar a concentração e a quantidade de açúcar e a duração da fome pode ser demorado, mas é imperativo para um comportamento robusto e confiável.
Neste estudo, uma solução de sacarose de 500 mM e 0,2 μL foi empregada como estímulo para moscas famintas. A ingestão de açúcar evoca um comportamento característico de busca local, caracterizado por aumento do comportamento de giro e retornos frequentes ao local da queda de açúcar (Figura 1). Por outro lado, moscas famintas que não recebem açúcar não conseguem exibir uma resposta de pesquisa. Notavelmente, todos os parâmetros relacionados ao comportamento, incluindo comprimento do caminho, tempo de permanência, meandro e número de retornos foram significativamente menores em moscas não alimentadas. Demonstramos anteriormente que a ingestão de água isoladamente não provoca uma resposta de busca9.
Essa configuração oferece uma abordagem econômica e de baixa manutenção para estudar esse comportamento inato. Embora uma arena retroiluminada seja usada neste estudo, a iluminação superior também pode ser empregada, desde que haja contraste suficiente entre a mosca e o fundo. O software de rastreamento utilizado baseia-se na detecção do movimento da mosca contra um fundo estático13. As configurações de câmera e resolução podem ser ajustadas com base na escala específica de comportamento sob investigação. É importante ressaltar que essa metodologia possibilita o estudo de vários componentes do comportamento de forrageamento, incluindo atenção sensorial durante o forrageamento, engajamento e alimentação de alimentos, controle locomotor da busca, processos de tomada de decisão associados à exploração e exploração, entre outros. Além disso, esse paradigma facilita a investigação da busca local, um comportamento que é comumente observado em diversos táxons em vários contextosecológicos6. Estudar este comportamento em Drosophila, abre caminhos para a investigação científica visando a compreensão das vias neurais envolvidas no forrageamento. Estudamos a busca local em abelhas melíferas e mostramos que o comportamento tem semelhança com as moscas 7,8.
Estudos recentes têm demonstrado que o comportamento de busca local pode ser desencadeado pela ativação optogenética de vários neurônios sensoriais de açúcar em moscas 14,15,16. No entanto, ainda não está claro até que ponto as pesquisas locais observadas nesses estudos representam com precisão o comportamento natural das moscas em resposta ao consumo real de açúcar. O comportamento alimentar é fortemente regulado em moscas, e esses achados indicam que a ativação de receptores de açúcar faríngeo inicia o comportamento de busca. A sensilla gustativa tarsal é responsável por detectar o açúcar e induzir o reflexo de extensão da probóscide, enquanto os neurônios gustativos faríngeos determinam se a alimentação deve prosseguir17,18. Uma vez ingerida, a solução açucarada percorre o esôfago até o proventrículo e entra na cultura, com sua expansão monitorada por um nervo recorrente19. Além disso, vale ressaltar que alguns dos estudos citados envolveram o aproveitamento ou confinamento de moscas, sendo que esse método permite que os animais caminhem livremente durante todo o experimento. As moscas em nossos experimentos estavam suficientemente motivadas para permanecer e procurar dentro da arena sem a imposição de uma tampa.
Compreender a intrincada interação entre vias neurais, fatores genéticos e pistas ambientais que governam o comportamento de busca em moscas pode lançar luz sobre os princípios fundamentais do processamento de informações, aprendizagem e formação da memória. Além disso, a desregulação do comportamento de forrageamento tem sido implicada em vários distúrbios humanos, incluindo transtornos alimentares e obesidade. A extensa gama de ferramentas neurogenéticas disponíveis em Drosophila fornece um recurso valioso para investigar o comportamento de busca provocado pelo açúcar e desvendar os mecanismos neurais e genéticos subjacentes ao forrageamento. Em combinação com a manipulação optogenética e a imagem funcional, esse paradigma apresenta uma abordagem poderosa e promissora 20,21,22. No entanto, modificar a configuração para manipulação em tempo real da atividade neuronal com optogenética pode ser um desafio. Para monitorar a atividade neuronal no cérebro enquanto uma mosca está realizando o comportamento de busca, uma configuração diferente será necessária, como a mosca amarrada em uma bola de piso. Muitos aspectos do comportamento de forrageamento, como a regulação alimentar e os processos de tomada de decisão, são altamente conservados entre as espécies. Portanto, os insights obtidos com o estudo dos mecanismos neurais de forrageamento em moscas podem fornecer informações valiosas sobre processos semelhantes em outros organismos, incluindo humanos.