Introduction
该方法的目标是很容易量化的果蝇简单的社会行为,独立于求偶和侵略一个新的方面。
社会互动是至关重要的内一个社会的正常发育和健康个体,以及一个社会群体作为一个整体的功能。这些相互作用的高复杂性就必须大的样本大小和一个系统,它允许为行为简化为社会行为的遗传和神经基础仍然知之甚少。 果蝇是可用于识别基因的有力的遗传模型,并社会互动的神经基础。事实上,D.果蝇有复杂的社会行为剧目和社会化的一些直接测量已经完成1-7。不过,这些努力都集中在相对复杂的社会行为,如aggres西伯相互作用3,6,求爱3,8-12的各个方面,以及如何社会经验影响其他行为,如学习,或昼夜节律13-17。此外,许多这些测定依赖于分析蝇基的复杂的交互模式,利用视频跟踪和计算机软件来分析得到的数据的丰度。这样的分析是非常宝贵的,并导致重要的新见解,如在组7苍蝇飞相互作用的动态。一个限制,但是,这些检测到社会大众的交通不便,和基本认同他人的机制的了解有限。换句话说,信号由一个单独的和其识别由另一个发射的基础仍然知之甚少18。
相比之下,苍蝇也表现出一个简单的行为,社交回避,使个人从强调苍蝇发出的信号搬开:该D.黑素ogaster应力加臭剂或DSO 19。在高通量测定法中,此行为可以量化为避免由其他蝇,或社交回避19射出的应力的信号。苍蝇被放置在一个T型迷宫装置和给予的选择,以避免含有DSO的小瓶。使用此测定,CO 2被证明是在DSO的组分必要响应为CO 2解剖19所述的神经电路,和一部分。
这里介绍的社交回避法类似概念在西摩·本泽的实验室开发的简单行为检测的启用几代科研人员解剖复杂的行为20。社交回避的分析,可以进行低成本地使用T型迷宫测定中,允许社会行为的更广泛的研究。例如,使用这种测定法,我们最近证明了孤独症不同的遗传风险在社会B对比效果ehavior检测。突变的候选基因自闭症- neurobeachin 21,22 -目前存在的缺陷无论是在社会空间(23别处描述)和社交回避24。异常的多巴胺信号也提出了自闭症在人类25,26的病因中发挥作用。与此相反,以与neurobeachin所获得的结果,我们发现,社交回避表现是不受增加或多巴胺能细胞减少果蝇囊泡单胺转运(VMAT)的水平,尽管社会空间直接相关,这些水平VMAT 27。与neurobeachin和VMAT得到的对比结果强调了识别各种形式的反社会行为,并且因此不同的底层神经电路系统调节响应于他人的可能性。
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Protocol
1.设备和试剂创造了内部(见材料清单等)
- 准备果蝇冷麻醉机进行飞行工作。
- 切的多孔聚乙烯片以覆盖一个小塑料盒(12.7厘米长,10.2厘米宽),一个移液管尖端盒子通常顶盖(12.7厘米长,10.2厘米宽,3.8厘米深)。
- 装满碎冰的箱子,盖上多孔聚乙烯片材。
- 准备一个T-迷宫器具;适应先前在细节28-31所描述的装置。
- 准备描述32苍蝇吸引。
- 准备趋光反应装置取代苍蝇进出测试小瓶无压力:
- 使用逆流装置中,所描述的29,33。
注:T迷宫也可用于其它目的,如所描述的28。
- 确保坎ogeneous照明条件:执行上覆盖有白色长椅罩长凳的实验中,并在一个白色板的前面。
注:对于这些实验,所用的飞株果蝇野生类型:广-S,俄勒冈州和撒马尔罕航班从我们的实验室库存34;埃尔伍德苍蝇被收集在2011年秋季在亨廷顿的埃尔伍德附近,长岛,纽约,美国。
2.准备蝇实验前
在进行实验前1-2天:
- 保持苍蝇标准玉米面琼脂-糖蜜酵母培养基中于25℃在12小时光照/黑暗周期。
- 收集响应苍蝇在冷麻醉前1-2天进行实验
- 从它们已经提出入50ml Falcon管,用漏斗将瓶子转移苍蝇。
- 将猎鹰管冰下一级苍蝇,成保温冰桶。
- 将冷麻醉设备用在-4℃,寒意碎冰。
- 等待5分钟,苍蝇进入寒意昏迷。
- 转移苍蝇到冷麻醉装置的多孔聚乙烯片材。
- 收集响应苍蝇在冰冷的麻醉设备。在室温下,体视显微镜,分离3-7日龄的男性从女性的苍蝇,在40组维持这些苍蝇。
- 收集发射苍蝇1-2天前进行的实验。
- 轻轻地收集广-S混合性苍蝇从他们的瓶子,用口吸气,控制了他们的号码。
- 在组的60-100维持这些苍蝇,因为它们将是发射器。
- 根据需要,数据点准备发射的许多样本。
- 允许恢复至少一晚集合反应和发射器后,以减少冷麻醉任何混杂效应和对行为的嘴吸集合。
- 开放测试瓶的袋子,以允许陈旧的塑料气味的空气袋被新鲜空气取代,实验至少1天前。
2小时进行实验前:
- 确保在将实验进行房间内的温度是大约23-25℃,甚至光,湿度30%以上。
- 转移反应和发射果蝇到新鲜食品小瓶,以确保这些苍蝇不饿死。
- 让果蝇适应环境2小时,在该实验将进行在板凳上。
3.执行的社交回避实验
- 在Zeitgeber时间ZT5和ZT9之间下午进行每个实验在一天的同一时间,在范围3-4小时的。
- 广场上的冲击垫的T-迷宫,并拧紧螺丝夹因此T他的电梯是稳定的。
- 传送应答苍蝇到一个新的测试瓶。管理单元该小瓶含有响应苍蝇到T迷宫的顶部。
- 倾斜的T-迷宫设备和挖掘它的冲击垫使果蝇倒在了电梯。
- 移动电梯的顶部向下所以苍蝇是T型迷宫的顶部和底部部分之间的,但要注意,以保持上述的选择点的电梯 - 防止苍蝇逸出。
- 获得小瓶DSO(见第5生成以前由苍蝇占领DSO-免费瓶)。
- 而响应苍蝇正在适应这个新的环境中,将发射器苍蝇在测试小瓶。
- 将一块棉花的收小瓶使果蝇不要逃避。
- 机械搅动此小瓶上的小型涡旋如下:涡流15秒,从涡流取出小瓶,持续5秒。重复3次,总共55秒。
- 雷姆奥雅纳发射苍蝇出新鲜小瓶 - 通过在食品小瓶转移 - 和快速地将本DSO填充小瓶插入T迷宫装置的两个侧面中的一个。
- 交替放置一边在每个新运行的DSO填补小瓶。
- 放置一个新鲜的测试小瓶在T迷宫的另一侧。
- 把电梯完全放下,让果蝇可以新鲜的测试瓶和小瓶测试与DSO之间选择,并开始计时。
- 让我们,新鲜瓶和小瓶DSO之间的苍蝇选择,1分钟,除非另有说明。
- 1分钟后,将电梯向上分开苍蝇在新鲜小瓶中,小瓶DSO,和那些被困在电梯。
- 算在每个小瓶蝇的数目,并在电梯。
- 重复此为每个基因型/条件。
4.分析了社交回避数据
- 算在每个小瓶的每个热诺果蝇数YPE,并且将数据传输到电子表格。
- 使用电子表格程序,通过减去苍蝇在DSO小瓶的数量从果蝇中DSO无小瓶的数量,再由蝇的总数除以计算出的性能指数(PI)为每个基因型。
- 通过比较统计分析软件对结果的分析督察“的意思。
- 理想情况下,预备2-3内部重复每个实验,和3个独立的重复序列,在不同的日子进行的,用不同的瓶子或跨越30。
- 使用高斯分布的统计测试,作为数据遵循正态分布。
- 当测试一个效果( 即 ,密度- 图2),使用单向方差分析,具有检测后对多重比较(逐列),或简单t检验每个结果比较的对照。
- 当组实验中进行,同时测试条件和性别(空药瓶,强调了ð未强调苍蝇;和性别的影响- 图1),使用两因素ANOVA。
5.生成瓶由非重读苍蝇此前占用 - 执行取而代之3.5〜3.6
- 使用的趋光性,制备由苍蝇,但没有强调占用小瓶,作为对照。
- 转让苍蝇在测试瓶中,并卡入逆流装置,在相反的位置,新鲜的空药瓶。
- 与远端瓶直接在一个15瓦荧光灯冷白光前水平奠定了设备,并盖上黑布。
- 让苍蝇在新鲜小瓶轻轻移动。这可能需要几分钟的时间。一旦大多数苍蝇的行走朝向远端小瓶的光,启动计时器,持续1分钟。
- 轻轻取出黑色布,开关的光的位置,恢复与黑色布,并且允许苍蝇离开测试小瓶中。
- 在那个时候,我nitiate选择实验在3.2至3.5。跳过3.6和3.7。
- 移动装置的滑动件,该腾空从另一侧的测试小瓶苍蝇分离。
- 使用在T型迷宫的测试腾空小瓶马上供选择的实验,如3.7。
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Representative Results
社交回避试验是一个强大的测试定量果蝇识别一个应力信号(DSO)被其他蝇发射的能力,并因此评估社会互动的一个方面。使用已知作为T迷宫,其具有两个不同的选项之间进行选择呈现苍蝇各种行为测定常用的装置进行测定-左或右19,28-31。在这种情况下,效率在该苍蝇避免DSO是通过计算和比较它们的性能指数(PI)的定量。零PI表示50-50分布或没有回避,而100 PI表明,所有的苍蝇避免DSO。和-100 PI将表明,所有的苍蝇去了DSO瓶内。
苍蝇都带有含有DSO的小瓶通过机械搅拌蝇射出,和一个新鲜(DSO无)小瓶中。代表性的成果在这里展示强调strength此测定的,以及一些必要以获得最好的结果已知的条件。
DSO的回避是不特定性,而是取决于苍蝇被强调。应答苍蝇的性别对他们避免DSO的( 图1)没有任何影响。然而,这是不够的苍蝇都占据测试小瓶引发回避该小瓶,苍蝇必须已经强调-在这种情况下机械搅拌( 图1)。如果没有苍蝇占领了测试小瓶中,或者如果蝇进入和使用趋光退出小瓶无应力,应答器引出不拘如先前报道19。
虽然图1再现了已知的结果,这也是一种用亚最佳条件下获得的数据的一个例子。只有2至5内部重复序列,并没有独立的试验中,误差棒代表的范围内。然而,有一个显著不同以前强调苍蝇和非强调苍蝇或空占用,如先前报道的19瓶之间ENCE。在此背景下,苍蝇仍显示避免强烈的PI。这强调了测定的可靠性。另外,在PI两个新鲜小瓶之间的选择是否定的(从0不同,为女性P <0.05,并汇集性P <0.01)。这表示一个偏爱T型迷宫,或偏置的一侧由于小的样本大小。这种限制可以通过交替其上的测试小瓶放置在T迷宫中的内部重复,如做中提出的后续实验的一侧被反击。
尽管在响应于DSO缺乏性的效果,反应者按性别分开,以防止可能的混杂影响。例如,在可能有性别特异性的效果,如那些影响参与嗅觉信号36基因的突变的情况下。下面representati结果已经集中在男性的反应,和混合性发射。
DSO的回避是独立的响应测试苍蝇的数量。
以前的实验中19已经使用40广-S飞行测试中的社交回避,这表明高PI的标准,这表明大多数苍蝇首选新鲜DSO-免费小瓶。为了测试组大小对应答器的PI的效果,一个范围10-80苍蝇的测定, 如图2所示。进行最少两个独立的试验中,每个试验三个内部重复的。比较各个不同数量应答苍蝇的PI的控制(40应答苍蝇)的性能指标时,t检验差异无统计学意义。因此,响应苍蝇的数量对DSO回避的PI和突变对避税可以进行测试,即使突变体中少数可效果没有影响。
ENT“>较高数量的发射器的飞行导致回避DSO高。以确定哪个发射蝇的数目影响到DSO及其回避的范围内,我们还测试了强调苍蝇的量的效果。在过去的实验中19,而该协议,已经使用70广-S苍蝇的标准。我们现在测试10至160发射果蝇( 图3)。避免的性能直接相关的发射器的数量,虽然有超过80发射没有增加回避。有趣的是,大量的避税仍然发现只有10强调苍蝇。同样,这将允许测试几个苍蝇的发射能力在一个时间。
遗传背景影响DSO避免性能。
果蝇是一种强大的模式生物基因研究。因此,以确定该测定是否可以用来DISCR很重要iminate不同的遗传背景。四种不同的野生型的反应测定(广-S,俄勒冈-R,撒马尔罕和埃尔伍德)相对于它们的回避DSO由广-S排出( 图4)。广-S和埃尔伍德有较高的PI相比,俄勒冈州和撒马尔罕(P <0.05)。这些结果表明,有避免在DSO的底层一个遗传成分,且该测定具有执行该遗传影响的研究力量。
首选时间的长短会影响性能。
在图1,2,3和4给出了一组有代表性的数据也示出了时间长度的给定的反应来决定哪个小瓶它们避免的影响。当广-S应答给出30至45秒,以选择他们优选的小瓶中,它们通常达到约PI = 55( 图2,分别PI男性表演= 57±2;和52±11)。当给定的60秒时,它们的性能是较高的,如在图4看到的(PI = 77±6.5)。
图1.避免DSO的是不特定性,而是取决于苍蝇被强调。条形图代表回避小瓶应力气味由激动苍蝇(DSO)留下的PI平均±范围。男性(红色),以及女性(橙色)进行了测试一起(棕色),然后在实验后计算。苍蝇执行,不论其性别(双因素方差分析)类似。但它们只避免一个DSO填充小瓶,其中拥有先前已经强调(机械搅拌),而不是一个小瓶中,苍蝇尚未强调(进入和离开小瓶由趋光性,P <0.05,Tukey多重比较后试验),或新鲜小瓶(P <0.001,Tukey多重比较测试后的)。在此外,还有新鲜的小瓶和非强调苍蝇条件之间无统计学差异,尽管偏新鲜瓶的实验 - N = 2-5复制与40混合性苍蝇每个,与45秒的选择时间(n = 3新鲜小瓶中,n = 2小瓶与非胁迫文件中,n = 5,用于小瓶强调苍蝇)。
图2.避免DSO的是独立的苍蝇测试的数目。代表性数据显示,广-S应答苍蝇在T迷宫的数量,对社交回避的DSO的任何影响。响应苍蝇分别给予30秒的新鲜小瓶含DSO小瓶的决定(N =每试用2-6内部重复1-2试验,至少每5条件的数据点,柱状图代表平均±SEM)
图4.选择时间和果蝇的遗传背景影响的响应DSO。广-S和埃尔伍德基因型显示较强的回避的DSO比俄勒冈州和萨玛的rkand(P <0.05 *,t检验比较广-S)。应答蝇分别给予1分。新鲜小瓶含DSO小瓶之间的决定(N =每试用4-5内部重复,2个独立的试验,柱状图代表平均±SEM)
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Discussion
本协议描述为社会避免检测的详细过程。广-S只会避免在飞行以前一直强调机械小瓶和应答者的性别和数量不影响社交回避的性能。然而,反应的遗传背景有重要的影响。
以下是几个关键的步骤成功完成这个实验:1)实验前总是转移苍蝇2小时,并确保不影响他们的环境; 2)在一天的同一时间进行的实验总是理想地之间Zeitgeber时间光的发病后ZT5(小时)和ZT9减少的变化表现挂钩昼夜节律和在运动和活动水平从而可能变化; 3)进行实验时,记下温度和湿度条件;周围23-25℃,湿度的温度下的30%以上是最好的; 4)确保不要到Disturb期间苍蝇决定时间T型迷宫装置; 5)一定要空出来的新鲜瓶使用前至少24小时;和6)在实验过程中始终改变测试小瓶的位置,在T迷宫装置,以避免优先于T迷宫的一侧是重要的。虽然额外的测试需要做,以确认这一点,凭经验似乎DSO逸出的“压力”的小瓶,在不到5分钟。相比之下,似乎苍蝇都能够被强调后以发射DSO达1小时。
有几方面的考虑,必须考虑到在该协议。苍蝇和社交回避的年龄之间的相关性目前还不清楚。因此,建议在25℃下进行实验,不超过两个周龄苍蝇,与衰老相关的行为改变之前那个年龄37不出现。配合的果蝇(收纳混合两性)被收集在实验作为它是未知的DSO发射是如何受苍蝇的配合状态。虽然DSO回避的行为输出不受性别,底层的大脑电路可能是性别二态性,这是最好不要混用雄性和雌性果蝇。最后,在发射器的数量减少飞行导致的降低回避,可能挂在总DSO降低射出。然而,足够DSO仍存在只有10苍蝇,导致一个强大的和可再现的回避。
减少的响应苍蝇从60秒到30秒的决策时间,也导致减少PI的广-S苍蝇。这可以被用来作为一种工具,用于在其中飞行性能比广-S更好的条件或突变以鉴别。因此,在目前的状态下,社交回避测定可以用作行为范式来测试基因的影响,并在DSO避免环境。掌握技术后,可采取措施的未来把理想的决策时间DSO避免和发射器的苍蝇,必须用于获取社交回避检测,以最佳状态工作的确切数字。
将出现突变检测的限制可能发生,如果响应者有运动差。通过实验确定一个较长时间的选择对于这些突变体可以对付这种恶劣的运动。同样,苍蝇与感官缺陷会妨碍检测的CO 2 -的DSO的主要组成部分,或DSO的其他未知分量将不能在该测定中进行测试。
目前还没有其他测定允许这种反应的量化。虽然它表明,CO 2是DSO 19的一个组成部分,信号的参与制成,以避免其他强调个人选择的其他成分 ,以及神经递质尚未确定。同样,机构驱动flies至发射DSO是未知的。该测定当前可以用作确定一个突变体,或环境处理的社会和整体行为简档的额外台式诊断测定。例如,可以比较和对比的社会空间, 也就是说 ,为最接近的邻居23的距离的量化,对社交回避强调苍蝇。两个行为需要应对其他个体的存在,并使得对接近或避免它们的决定。这些都是非常简单而有效的方法来剖析大脑电路和参与神经递质。这些行为范例也必须使用用于筛选目的的一个巨大的潜力。
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Materials
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Stereo Zoom Microscope | Nikon | SMZ-645 | Any other standard scope for fly handling would work |
Small paint brushes | for pushing flies | ||
Porous Polyethylene, 12" x 12" Sheet | Flystuff - Genesee | 46-100 | http://www.flystuff.com/ProductInfo.php?productID=46-100 Porous Plastic sheet for the cold anesthesia box |
Mini-Alarm Timer/Stopwatch | |||
Sharpie pens | |||
Adhesive Tape | |||
Mini vortex | Fisher | 14-955-151 | http://www.fishersci.com/ecomm/servlet/itemdetail For mechanical agitation of the flies - any vortex would work. |
Corning Life Sciences DL No.:352017, Falcon test tube; round bottom; disposable; no closure, 14 ml; 17 x 100 mm | Fisher | 14-959-8 | http://www.fishersci.com/ecomm/servlet/itemdetail?storeId=10652&langId=-1&catalogId=29104&productId=2771811&distype=0&highlightProductsItemsFlag=Y&fromSearch=1&searchType=PROD&hasPromo=0 These snap in place in the in-house made T-maze and counter-current apparatus (see text) |
cotton balls | to close the vials after the experiment. | ||
trifold board and white bench cover | to provide a white background, and a homogeneous light. | ||
white bench cover | |||
pounding pad | any mouse pad works. | ||
large black cloth | to cover the counter-current apparatus in phototaxis response. | ||
cool-white light | Home Depot | 1000516563 | http://www.homedepot.ca/product/illume-26-fluorescent-plug-in-linear/911423 any similar linear light with fluorescent light bulb cool-white at 13-15 W would work |
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