Metoden til måling af voksen Drosophila associativ hukommelse er beskrevet. Analysen er baseret på evnen af fluen til at knytte en lugt præsenteret med en negativ forstærker (elektrisk stød), og husker så disse oplysninger på et senere tidspunkt, så hukommelse, der skal måles.
Drosophila er blevet brugt i klassisk betingning eksperimenter i over 40 år, hvilket i høj grad lette vores forståelse af hukommelse, herunder belysning af de molekylære mekanismer involveret i kognitive sygdomme 1-7. Indlæring og hukommelse kan analyseres i larver at studere virkningen af neurologiske gener 8-10 og fluer til at måle bidrag voksne plasticitetsegenskaber gener 1-7. Desuden korte levetid Drosophila letter analysen af gener, der medierer aldersrelateret hukommelsessvækkelse 5,11-13. Tilgængeligheden af mange inducerbare promotorer, der underinddeler Drosophila nervesystem gør det muligt at bestemme, hvornår og hvor et gen af interesse er nødvendig for normal hukommelse samt relæ af forskellige aspekter af armeringen signalet 3,4,14,16.
Studere hukommelse hos voksne Drosophila giver mulighed for en detaljeret analyse afadfærd og kredsløb involveret, og en måling af langtidshukommelse 15 -17. Længden af den voksne scene kan rumme mere langsigtede genetiske, adfærdsmæssige, kosten og farmakologiske manipulationer af hukommelse, ud over at bestemme effekten af aldring og neurodegenerative sygdomme på hukommelsen 3-6,11-13,15-21.
Klassisk condition er foranlediget af den samtidige præsentation af en neutral lugt cue (betinget stimulus, CS +) og en forstærkning stimulus, f.eks., Elektrisk stød eller saccharose, (ubetinget stimulus, USA), der bliver forbundet med hinanden af dyret 1,16. Et andet betinget stimulus (CS -) efterfølgende præsenteres uden USA. Under testfasen, er Drosophila samtidig præsenteres med CS + og CS lugte. Efter Drosophila leveres tid til at vælge mellem de lugte, er fordelingen af dyrene registreres. Denne procedure alnedture associative afskrækningsmiddel eller appetitive conditioning for at måles pålideligt uden en bias indført ved den medfødte præference for nogen af de konditionerede stimuli. Forskellige kontrolforsøg er også udført for at teste, om alle genotyper reagerer normalt på lugt og styrkelse alene.
Metoden præsenteres her er, at ved Tully og Quinn beskrevet med nogle små ændringer 1. Forsøget udføres i to faser: fluerne er uddannet i den første fase, og de uddannede fluer testes i anden fase. Under træningen er en gruppe af fluer samtidigt er udsat til lugt 1 (CS +) og et elektrisk stød (US) i en uddannelse rør. Fluerne modtager derefter lugt 2 (CS -) uden elektrisk stød. Denne enkelt parring af en bestemt lugt med et chok, kaldes 1-cyklus træning, og de lugte, der hyppigst anvendes, er 4-methylcyclohexanol (MCH) og 3-octanol (OLT).
One-cycle uddannelse fører til dannelsen af en labil fase af hukommelse, der kan påvises i op til 7 timer; dog hukommelse typisk straks testet for at bestemme, hvad der er betegnet læring, erhvervelse eller 2 min hukommelse. Hukommelse målt ved 30 min eller 1 time betegnes som korttidshukommelse, hvorimod3 timer hukommelse kaldes midtvejsevalueringen hukommelse. Eksponeringen af fluer til gentagne erhvervsuddannelsesforløbene med huller mellem uddannelse cyklusser (afstand uddannelse) fører til en konsolideret form af langtidshukommelse, der er CREB transkription afhængig og varer op til en uge. Uddannelse uden huller (bliver samlet uddannelse) fører til dannelsen af anæstesi-resistent memory (ARM), som svarer til langtidshukommelsen, måles typisk 24 timer efter 5 cyklusser af uddannelse 7,13,15-17,20,21.
Med denne fremgangsmåde kan virkningen af forskellige genmutationer på disse forskellige faser af hukommelsen bestemmes. Promotor-drevne udtryk for lyst eller temperaturfølsomme transgener for at aktivere eller blokere den neurale aktivitet af specifikke neuroner tillader en at undersøge, hvilke neuroner der kræves til erhvervelse hukommelse, konsolidering og genfinding 3,4,11,15,16,20, 22-24. Hukommelse på 1 time måles typisk, når man studerer aldersrelateret hukommelsessvækkelse fordi denne fOrm hukommelse forekommer særligt sårbare over for virkningerne af aldring 11-13. En komplet vifte af adfærdsmæssige og genetiske kontroller udføres med hukommelse eksperimenter, for eksempel, at afgøre, om en ydelse defekt er på grund af en central hukommelse defekt eller en perifer sensorisk defekt, der forhindrer fluen fra sensing stød eller olfaktoriske cue 5 -7, 1 7, 25,26.
Drosophila voksen olfaktoriske chok læring analysen præsenteres her giver mulighed for analyse af de molekylære mekanismer, der ligger forskellige faser af hukommelse, herunder langtidshukommelse 15-17. Samt bestemmelse af effekten af døgnrytmen 18, sove 19, kost 20,21, ældning 11-13, neurodegenerativ sygdom 5 og lægemiddelbehandlinger 5,6,19 på hukommelsen.
Mange magtfulde metoder er for nylig blevet udviklet til funktionel billeddannelse af de neurale kredsløb, der medierer olfaktoriske hukommelse i fluer 3,4,7,11,16,27. Disse optogenetic teknikker anvender den stort repertoire af forskellige promotorer findes i Drosophila 14,16. Disse promotorer bruges til at udtrykke genetisk indkodede calcium og Camp reportere i hukommelsen neuroner 16,27 at studere effekten af specifikke genmutationer på hukommelse spor.
The brug af betingede initiativtagere og mutationer hos voksne tillader studiet af post-udviklingsmæssige rolle af et gen produkt i hukommelsen 3,4,6,7,13,14. Imaging og adfærdsmæssige metoder kan kombineres med lette og varmeaktiverede kanaler stimulerer eller hæmmer forskellige neuroner i hukommelseskredsløbet 11,14,16,22-24 til yderligere at belyse deres funktion. Desuden champignon krop hukommelse neuroner er tilgængelige for hel-celle patch clamp optagelser 28, og matematiske og beregningsmæssige teknikker bliver brugt til at modellere Drosophila olfaktoriske hukommelse 29.
Disse eksperimentelle fremskridt, kombineret med de forskellige former for associative hukommelse protokoller indført her, tillade Drosophila, der skal bruges til at modellere de molekylære og kredsløb niveau ændringer i associativ hukommelse, der opstår som reaktion på belønning, straf, motivation, afhængighed, aldring og sygdom 5,6,11-13,16,30-31.
The authors have nothing to disclose.
Vi anerkender Bloomington stock centre for fluen stamme. Dette arbejde blev støttet af forskningsbevilling fra BBSRC (BB / G008973 / 1).
Materials | Source | Cat. No. | |
3-Octanol | Sigma | 218405 | |
4-Methyl cyclohexanol | Sigma | 15,309-5 | |
Benzaldehyde | Sigma | 418099 | |
Mineral Oil | Fluka | BP2629-1 | |
Hexyl acetate | Sigma | 108154 | |
Fructose | Sigma | F0127 | |
Agarose | Bioline | BIO-41025 |