Metoden for å måle voksen Drosophila assosiativ hukommelse, er beskrevet. Analysen er basert på evnen av fly for å knytte en lukt presentert med en negativ forsterker (elektrisk sjokk), og deretter hente informasjonen på et senere tidspunkt, slik at hukommelsen som skal måles.
Drosophila har blitt brukt i klassisk betinging eksperimenter i over 40 år, og dermed i stor grad legge til rette for vår forståelse av minne, herunder klarlegging av de molekylære mekanismene som er involvert i kognitive sykdommer 1-7. Læring og hukommelse kan bli analysert i larver for å studere effekten av nevrologiske gener 8-10 og i fluer for å måle bidraget av voksne plastisitet gener 1-7. Videre er den korte levetid av Drosophila forenkler analysen av gener som medierer aldersrelatert hukommelsessvikt 5,11-13. Tilgjengeligheten av mange induserbare promotorer som igjen deler Drosophila nervesystem gjør det mulig å fastslå når og hvor et gen av interesse er nødvendig for normal hukommelse, så vel som relé av forskjellige aspekter av forsterkningssignalet 3,4,14,16.
Studerer minne i voksen Drosophila muliggjør en detaljert analyse avatferd og kretser involvert og en måling av langtidshukommelsen 15 -17. Lengden av den voksne stadium rommer mer langsiktige genetiske, atferds, kosttilskudd og farmakologiske manipulasjoner av hukommelse, i tillegg til å bestemme effekten av aldring og nevrodegenerative sykdommer på hukommelse 3-6,11-13,15-21.
Klassiske kondisjone er indusert av den samtidige presentasjon av en nøytral lukt signalet (betinget stimulus, CS +) og en forsterkning stimulans, f.eks., Et elektrisk støt eller sukrose, (ubetinget stimulus, USA), som blir forbundet med hverandre ved hjelp av dyret 1,16. Et annet betinget stimulus (CS -) blir deretter presentert uten USA. I løpet av testfasen, er Drosophila samtidig presenteres med CS + og CS- lukt. Etter Drosophila er gitt tid til å velge mellom de lukt, er fordelingen av dyrene registrert. Denne prosedyren allows assosiativ motvilje eller appetitive condition for å måles pålitelig uten en skjevhet introdusert av medfødt preferanse for noen av de betingede stimuli. Ulike kontrolleksperimenter er også utført for å teste om alle genotyper responderer normalt på lukt og forsterkning alene.
Metoden som er presentert her er som beskrevet av Tully og Quinn med noen små modifikasjoner 1. Forsøket er utført i to faser: fluene er opplært i den første fasen, og de trente fluer er testet i andre fase. Under trening, er en gruppe av fluer samtidig utsatt for lukt 1 (CS +) og en elektrisk sjokk (US) i en trenings tube. Fluene da motta lukt 2 (CS -) uten et elektrisk støt. Dette enkelt sammenkobling av en bestemt lukt med et sjokk kalles en syklus trening, og lukt som er mest brukt er 4-metylcykloheksanol (MCH) og 3-oktanol (OCT).
En-syklus opplæring fører til dannelse av et labilt fase av minne som kan detekteres i opptil 7 timer; imidlertid minne vanligvis testet umiddelbart for å avgjøre hva som er betegnet læring, oppkjøp eller 2 min hukommelse. Minne målt til 30 minutter eller en time er referert til som korttidshukommelsen, mens3 t-minne blir referert til som mid-hukommelse. Eksponeringen av fluer til repeterende treningssykluser med mellomrom mellom trening sykluser (linjeavstand opplæring) fører til en konsolidert form av langsiktige minne som er CREB transkripsjon avhengig og varer i opptil en uke. Trening uten hull (massed opplæring) fører til dannelse av anestesi-resistente minne (ARM), som ligner på langtidshukommelsen, er vanligvis målt 24 timer etter 5 sykluser med trening 7,13,15-17,20,21.
Med denne tilnærming, kan effekten av ulike genmutasjoner på disse forskjellige faser av minne bestemmes. Promoter drevet uttrykk for lys-eller temperaturfølsomme transgener for å aktivere eller blokkere nevrale aktiviteten til bestemte nerveceller gjør det interessant å undersøke hvilke nevroner er nødvendig for hukommelse oppkjøp, konsolidering og uthenting 3,4,11,15,16,20, 22-24. Minne på 1 time er vanligvis målt når studere aldersrelatert hukommelsessvikt fordi dette form av minne vises spesielt sårbare for virkningene av aldring 11-13. Et bredt spekter av atferdsmessige og genetiske kontroller utføres med minne eksperimenter, for eksempel, for å avgjøre om en forestilling feil er på grunn av en sentral minne defekt eller en perifer sensorisk defekt som hindrer fly fra sensing støt eller lukte cue 5 -7, 1 7, 25,26.
Drosophila voksen lukte sjokk læring analysen som presenteres her tillater analyse av de molekylære mekanismene bak ulike faser av minne, inkludert langtidsminnet 15-17. I tillegg til bestemmelse av effekten av cirkadianske rytmer 18, søvn 19, diett 20,21, senescence 11-13, nevrodegenerativ sykdom 5 og medikamentbehandlinger 5,6,19 på hukommelse.
Mange kraftige tilnærminger har nylig blitt utviklet for den funksjonelle avbildning av de nevrale kretser som formidler olfactory minne i fluer 3,4,7,11,16,27. Disse optogenetic teknikker bruker enormt repertoar av ulike arrangører tilgjengelig i Drosophila 14,16. Disse arrangører er vant til å uttrykke genetisk kodet kalsium og cAMP reportere i minnet nevroner 16,27 for å studere effekten av spesifikke genfeil på minne spor.
The bruk av betingede arrangører og mutasjoner hos voksne tillater studie av post-utviklings rollen et genprodukt i minnet 3,4,6,7,13,14. Avbildning og atferdsmessige metoder kan kombineres med lys-og varme-aktiverte kanalene for å stimulere eller inhibere forskjellige nerveceller i minnekretsen 11,14,16,22-24 for ytterligere å klargjøre deres funksjon. Videre sopp kroppen minne nevroner er tilgjengelige for hel-celle patch clamp opptak 28, og matematiske og beregningsorientert teknikker blir brukt til å modellere Drosophila lukte minne 29.
Disse eksperimentelle fremskritt, kombinert med ulike former for assosiativ hukommelse protokoller introdusert her, la Drosophila som skal brukes til å modellere molekylær- og krets-nivå endringer i assosiativ hukommelse som oppstår i respons til belønning, straff, motivasjon, avhengighet, aldring og sykdom 5,6,11-13,16,30-31.
The authors have nothing to disclose.
Vi erkjenner Bloomington lager sentre for fly belastning. Dette arbeidet ble støttet av forskningsstipend 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 |