Metoden att mäta vuxna Drosophila associativa minne beskrivs. Analysen är baserad på förmågan hos flugan att associera en doft presenteras med en negativ förstärkare (elektriska stötar) för att sedan välja den här informationen vid ett senare tillfälle, vilket gör att minnet som ska mätas.
Drosophila har använts i klassiska experiment konditione i över 40 år, vilket avsevärt underlättar förståelsen av minnet, inklusive att klarlägga de molekylära mekanismer som är involverade i kognitiva sjukdomar 1-7. Inlärning och minne kan analyseras i larver för att studera effekten av nervsystemets gener 8-10 och i flugor för att mäta bidrag av vuxna plasticitet gener 1-7. Vidare den korta livslängden på Drosophila underlättar analys av gener som förmedlar åldersrelaterad minnesförsämring 5,11-13. Tillgången på många inducerbara promotorer som delar Drosophila nervsystemet gör det möjligt att bestämma när och var en gen av intresse krävs för normal minne samt förmedling av olika aspekter av förstärkningssignalen 3,4,14,16.
Studera minne hos vuxna Drosophila möjliggör en detaljerad analys avbeteende och kretsar inblandade och en mätning av långtidsminnet 15 -17. Längden av den vuxna scenen rymmer mer långsiktiga genetiska, beteende, kost och farmakologiska manipulationer av minne, förutom att bestämma effekten av åldrande och neurodegenerativa sjukdomar på minnet 3-6,11-13,15-21.
Klassisk beting induceras genom samtidig presentation av en neutral lukt cue (betingad stimulus, CS +) och en förstärkning stimulans, t ex., Elektriska stötar eller sackaros, (obetingat stimulus, USA), som blir förknippade med varandra genom att djuret 1,16. En andra rade stimulus (CS -) därefter presenteras utan USA. Under testfasen, är Drosophila samtidigt presenteras med CS + och CS lukter. Efter Drosophila tillhandahålls tid att välja mellan de lukter, är fördelningen av djuren registreras. Detta förfarande aldalar associativa aversiv eller appetitive konditionering som på ett tillförlitligt sätt utan fördomar införts av medfödda preferens för någon av rade stimuli. Olika kontrollexperiment utförs också för att testa om alla genotyper svarar normalt på lukt och förstärkning ensam.
Den metod som presenteras här är det som beskrivs av Tully och Quinn med några små ändringar 1. Experimentet utförs i två faser: flugorna är utbildade i den första fasen, och utbildade flugor testas i den andra fasen. Under utbildningen är en grupp av flugor samtidigt utsätts för lukt 1 (CS +) och en elektrisk stöt (US) i en tränings rör. Flugorna får då lukt 2 (CS -) utan en elektrisk stöt. Denna enda parning av en viss doft med en chock kallas 1-cykelutbildning, och lukter som oftast används är 4-metylcyklohexanol (MCH) och 3-oktanol (oktober).
En cykelutbildning leder till bildandet av en labil fas minne som kan upptäckas i upp till 7 timmar; dock minnet vanligtvis testas genast för att bestämma vad som är benämnt inlärning, förvärv eller 2 min minne. Minne mätt vid 30 min eller 1 timme kallas korttidsminnet, medan3 timmar minne kallas halvtidsminne. Exponeringen av flugor för repetitiva träningscykler med mellanrum mellan utbildningscykler (fördelade utbildning) leder till en konsoliderad form av långtidsminnet som är CREB transkription beroende och varar upp till en vecka. Träning utan luckor (hopade utbildning) leder till bildandet av anestesi-resistent minne (ARM), vilket liknar långtidsminnet, mäts typiskt 24 timmar efter 5 cykler av utbildning 7,13,15-17,20,21.
Med denna metod kan effekten av olika genmutationer på dessa olika faser av minnes bestämmas. Promotorn drivna uttryck av lätta eller temperaturkänsliga transgener för att aktivera eller blockera den neurala aktiviteten av specifika nervceller gör att man kan undersöka vilka nervceller krävs för minnes förvärv, konsolidering och hämtning 3,4,11,15,16,20, 22-24. Minne på 1 timme mäts typiskt när man studerar åldersrelaterad minnesförsämring eftersom denna form minne verkar särskilt utsatta för effekterna av åldrande 11-13. Ett komplett utbud av beteendemässiga och genetiska kontroller genomförs med minnesexperiment, till exempel för att avgöra om ett prestations fel är på grund av en central minnes defekt eller en perifer sensorisk defekt som hindrar flugan från att känna av chocken eller lukt cue 5 -7, 1 7, 25,26.
Drosophila vuxna luktchockanalys lärande presenteras här möjliggör analys av de molekylära mekanismerna bakom olika faser av minnet, inklusive långtidsminnet 15-17. Förutom bestämning av effekten av dygnsrytmen 18, sover 19, kost 20,21, åldrande 11-13, neurodegenerativ sjukdom 5 och läkemedelsbehandlingar 5,6,19 på minnet.
Många mäktiga metoder har nyligen utvecklats för funktionell avbildning av de nervbanor som förmedlar luktminne i flugor 3,4,7,11,16,27. Dessa optogenetic tekniker använda den stora repertoar av olika promotorer som finns i Drosophila 14,16. Dessa promotorer används för att uttrycka genetiskt kodade kalcium och cAMP reportrar i minnes nervceller 16,27 för att studera effekten av specifika genmutationer på minne spår.
The användning av villkor promotorer och mutationer hos vuxna tillåter studiet av efterutvecklings rollen av en gen produkt i minnet 3,4,6,7,13,14. Imaging och beteende metoder kan kombineras med lätta och värmeaktiverade kanaler för att stimulera eller hämma olika nervceller i minneskretsen 11,14,16,22-24 att ytterligare belysa deras funktion. Dessutom svamp kropp minne nervceller är tillgängliga för hel-cell patch clamp inspelningar 28 samt matematiska och beräkningsmetoder som används för att modellera Drosophila luktminne 29.
Dessa experimentella framsteg, i kombination med olika former av associativa minnesprotokoll infördes här, låta Drosophila som ska användas för att modellera molekylär- och kretsnivå förändringar i associativt minne som sker som svar på belöning, straff, motivation, missbruk, åldrande och sjukdom 5,6,11-13,16,30-31.
The authors have nothing to disclose.
Vi erkänner Bloomington lagercentraler för flugan stammen. Detta arbete stöddes av forskningsbidrag från 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 |