Summary
خلال الفاكهة معارك الطيران، والأنماط السلوكية لاحظت، ومحاربة ديناميكية، وتتأثر التعلم والذاكرة يرتبط بها من ظروف تجريبية. بروتوكول المعروضة هنا يصف الإجراء الرواية التي يلغي تماما التعامل مع الذباب خلال التجارب. هذا يحسن المعركة دينامية ويسمح تشكيل "الخاسر" آثار قوية.
Abstract
يتكون السلوك العدواني في ذبابة الفاكهة السوداء البطن للتعبير متتابعة من الأنماط السلوكية النمطية (لتحليل رؤية 1). ويتأثر هذا السلوك المعقد إلى عوامل وراثية، هرمونية والبيئية. كما هو الحال في العديد من الكائنات الحية، والخبرة السابقة القتال يؤثر على استراتيجية القتال من الذباب ونتائج مسابقات لاحقة: فقدان معركة يزيد من احتمال فقدان مسابقات لاحقة، وكشف عن الآثار "الخاسر" من المرجح تنطوي على التعلم والذاكرة 2-4. التعلم والذاكرة التي تصاحب التعبير عن السلوكيات الاجتماعية المعقدة مثل العدوان، حساس إلى ما قبل الاختبار التعامل مع الحيوانات 5،6. وتستخدم العديد من الإجراءات التجريبية في مختبرات مختلفة لدراسة العدوان 7-9، ومع ذلك، لا بشكل روتيني البروتوكول المستخدم يستبعد التعامل مع الذباب هو متاح حاليا. هنا، نحن تقرير جهاز السلوكي الجديد الذي يلغي التعامل مع الذباب، وذلك باستخدام insteaد الفطرية الردود geotactic السلبية لنقل الحيوانات داخل أو خارج غرف القتال. في هذا البروتوكول، وتنقسم صغيرة دائرية المعركة الساحات التي تحتوي على كوب الغذائية إلى نصفين متساويين من قبل التمرير البلاستيكية القابلة للإزالة قبل إدخال الذباب. الذباب دخول غرف من قوارير العزلة وطنهم عبر أبواب منزلقة وانجذاب بالجاذبية الغرفة. على إزالة المتزلجون البلاستيك، الذباب خالية للتفاعل. بعد فترات زمنية محددة، يتم فصل الذباب مرة أخرى عن طريق المتزلجون للتجريب لاحق. ويتم كل ذلك بسهولة من دون التعامل مع الذباب الفردية. يوفر هذا الجهاز نهجا جديدا لدراسة العدوان والتعلم المرتبطة بها، والذاكرة، بما في ذلك تشكيل الآثار "الخاسر" في معارك الطاير. بالإضافة إلى ذلك، هذا الجهاز الجديد السلوكي للأغراض العامة يمكن استخدامها لدراسة السلوكيات الاجتماعية الأخرى من الذباب، وينبغي، بصفة عامة، تكون ذات فائدة للتحقيق التغيرات المرتبطة خبرة في العمليات السلوكية الأساسية.
Introduction
ويرتبط العدوان في أنظمة الحيوان بقوة مع اقتناء وتنظيم الموارد مثل الغذاء والأراضي والاصحاب. نظرا للدور المهم هذا يلعب في اللياقة البدنية للأفراد، فإنه ليس من المستغرب أن العدوان قد تطورت في جميع أنحاء المملكة الحيوانية. كما سمة التكيف التي يستفيد منها الأفراد مباشرة، ويرتبط عنصر التعلم والذاكرة القوية مع العدوان. وفي التنافس على المرتبة الاجتماعية، والخبرة السابقة القتال يؤثر على نتائج مسابقات لاحقة. بشكل عام، قبل الزيادات تجربة خاسرة، وانخفاض تجربة الفوز، واحتمال فقدان مسابقات لاحقة (وتسمى "خاسر" و "رابح" الآثار). وقد لوحظت "الخاسر" الآثار في مجموعة واسعة من الأنواع، وتشير بعض التقارير إلى أن هذه يمكن أن تستمر لعدة أيام في حين أن "الفائز" الآثار وعادة ما تكون أقصر مدة 2،10،11.
التقرير الأول من السلوك العدوانيفي ذباب الفاكهة (D. ampelophila) كان من قبل Sturtevant في عام 1915 في ورقة المعنية مع الاعتراف الجنس واختيار جنس المولود 12. وقدمت بعد نصف قرن، والامتحانات أكثر اكتمالا من الفاكهة الذكور تطير العدوان، التي وصفت معظم الأنماط السلوكية التي لوحظت خلال معارك ذبابة الفاكهة. أجريت هذه التجارب في الغالب في مجموعات صغيرة من الذباب الذكور والإناث لوحظ خلال ساعات 13-15. في الآونة الأخيرة، مع إضافة أدوات قوية الجينية، الديناميكية واحدة المعركة الجنس الاجهزة وأوقات أقصر من المراقبة، D. وقد برز البطن كنظام نموذجا هاما لدراسة البيولوجية للسلوك العدواني 1،16. أظهر تحليل معارك بين أزواج من نفس الجنس من الذباب الذكور والإناث أن العدوان ينطوي على الأنماط السلوكية النمطية التي الانتقال من واحدة إلى أخرى بطريقة موثوقة إحصائيا 1،17. بعض الأنماط السلوكية لوحظ على جنس معين بينما لاحظ آخرون في القتالالصورة في كلا الجنسين. معارك الذكور تذهب إلى مستويات أعلى كثافة من المعارك الإناث والنتيجة في تكوين علاقات مع هيمنة واضحة "الفائزين" و "الخاسرون". في الوقت الحاضر، وقد بدأت العديد من المختبرات التحقيق في الكيمياء الحيوية 18، العصبية 7،19-21، والجينية 22 الأسس العدوان. لسوء الحظ، فإن التحليل التلوي من الدراسات لاكتساب نظرة ثاقبة المعركة دينامية وتشكيل والحفاظ على علاقات الهيمنة إشكالية نظرا لاستخدام تعدد الإجراءات التجريبية في مختبرات مختلفة. أساسا كل من الأساليب المذكورة في الأدب تنطوي على التعامل والتلاعب من الذباب لتعريفهم إلى الساحات 19،23،24 وخلال التجربة السلوكية 3،4 لنقل الذباب من الساحات. طموح لطيف هي الطريقة الأكثر شيوعا لمعالجة الذباب 3،4،23-25، ولكنها تستخدم الباردة أو CO 2 التخدير أيضا 9،26، على الرغم من عوأفادت الدراسات revious بالفعل أن هذه الإجراءات لها آثار ضارة على سلوك الذبابة 27،28. ينصح مدة لا تقل عن 24 ساعة بعد استخدام أي مواد التخدير للتقليل من آثارها على سلوك 29،30.
الذباب تتعلم من تجربة القتال السابقة وتعديل استخدام النمط السلوكي في مواقف جديدة، مما يشير إلى أن التعلم والذاكرة مرافقة وعواقب لقاءات ناهض. في هذا المعنى، ويطير معارك تشبه إلى تكييف هواء فعال حالات التعلم الذي يطير تعلم أن استراتيجية عملت ومن ثم استخدامها أكثر وأكثر في كثير من الأحيان خلال لقاءات لاحقة. الذباب تتغير الاستراتيجيات قتالهم بعد أن تم تأسيس علاقات الهيمنة خلال معارك مع الفائزين الإندفاع أكثر وأكثر والخاسرين أقل وأقل. بعد فترة من الانفصال، وتبين الخاسرين السابقة السلوك أكثر منقاد بكثير ومن المحتمل للغاية أن تفقد 2 الثانية تحارب عندما يقترن السذاجة فلوريداالمنشأ أو الفائزين السابقين 3،4. ومع ذلك، فقد بذلت غياب إجراء التجارب يستبعد التعامل مع الذباب دراسات تفصيلية عن "الخاسر" الآثار الصعبة. في دراسة حديثة، قارنا اثنين الإجراءات التجريبية تستخدم بشكل روتيني في مختبرات (طموح والتخدير البارد) لإدخال الذباب إلى غرف السلوكية للإجراء الجديد الذي يلغي التعامل معها. وأظهرت النتائج أن التخدير البارد زيارتها أكبر بكثير آثار سلبية على العدوان من الطموح، ولكن خفضت حتى تطلع مستوى العدوانية عن طريق الذباب. الطموح، مع ذلك، أن تتسبب في آثار هامة للغاية على التعلم والذاكرة التي تصاحب العدوان. بعد بروتوكول متطابقة مع اثنين من الإجراءات التجريبية (الطموح ولا مناولة)، لوحظ وجود قوي "الخاسر" تأثير إلا إذا تم القضاء على التعامل مع الذباب من الإجراء 5،6 التجريبية.
من الناحية المثالية، دراسات ذبابة الفاكهة العدوان في لبووينبغي أن تتضمن ratories الأوضاع البيئية التي تواجه عادة الذباب في البرية (التنافس على الموارد، أراضي للدفاع والفضاء من الفرار). بالإضافة إلى ذلك، ينبغي أن يكون الأمثل الظروف التجريبية للحث موثوق، ومراقبة وتفسير السلوك قيد البحث والدراسة (محاولة للحد من التعامل مع الحيوانات، والحد من استخدام CO 2 كما مخدر، وتوحيد الإجراءات التجريبية). في محاولة للتصدي لمعظم أو كل هذه القضايا، قمنا بتصميم جهاز السلوكي الجديد الذي يلغي التعامل مع الذباب قبل وأثناء وبعد تعريفهم الساحات السلوكية. مع هذه الأجهزة، واستخدام الذباب انجذاب بالجاذبية السلبية الفطرية ليتم نقل وتحويل من وإلى المعركة غرف. من خلال القضاء على التعامل مع الذباب، ويهدف البروتوكول إلى: (أ) الحد من التباين في السلوك بين الأفراد؛ (ب) تقليل الوقت اللازم للذباب للتفاعل وتوليد علاقات هيمنة واضحة (ذكور)؛ و (ج) حث موثوق behavio قوي بما فيه الكفايةتغييرات راؤول للسماح بتشكيل الآثار "الخاسر".
يصف هذا البروتوكول جهاز تجريبي جديد وخطوة الإجراء خطوة لتحليل العدوان والسماح بتشكيل "الخاسر" تأثير قوي في D. البطن. ونحن نتوقع أن هذا الجهاز السلوكي يمكن أن تتكيف بسهولة لدراسة السلوكيات الاجتماعية الأخرى التي أظهرتها ذباب الفاكهة.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
ملاحظة: وفيما يلي وصفا خطوة بخطوة للبروتوكول تجريبي نستخدمها للسماح اثار موثوق بها العدوان بين أزواج من ذباب الفاكهة الذكور (D. البطن). هذا الإجراء الحث على تشكيل "الخاسر" تأثير. باستخدام هذا البروتوكول، على المدى القصير تأثير "الفائز" كما أفادت التقارير مؤخرا 5،6 الشكل 1 يبين الجدول الزمني للتجارب سلوكية.
الشكل 1. الجدول الزمني للتجربة العدوان. في يوم 1، المرحلة الأخيرة من الذكور الشرانق (عندما تصبح أجنحة سوداء) معزولة في قارورة العزلة الطازجة. في يوم 5 بعد الناشئة مثل البالغين، يتم تخدير الذباب الذكور القديمة يوم 4 مع CO 2 ورسمت بألوان مختلفة لأغراض تحديد الهوية. في يوم 7 أكواب الطعام وغرف القتال هياستعدادا لإعداد التجارب السلوكية. يتم تحميل اثنين من 6-7 الذكور البالغين بعمر يوم واحد في غرف وقادرين على التفاعل. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
1. يوم 1: العزلة الاجتماعية من شرانق
- رفع والاحتفاظ بمخزونات الطيران في بيئة تسيطر عليها 12 ساعة ضوء / 12 ساعة دورة الظلام حاضنة عند 25 درجة مئوية والرطوبة النسبية 50٪.
- إعداد قارورة العزلة: تسخين الطعام ذبابة جديدة حتى ذاب. باستخدام ماصة باستور، ونقل ما يقرب من 1.5 مل من ذبابة الغذائية الذائبة في واحدة فارغة أنابيب الاختبار الزجاجية (1.6 × 10 سم). السماح الطعام ليصلب.
- عزل الشرانق: مع الفرشاة الجميلة، وإزالة بلطف ذكر خادرة في مرحلة متأخرة (عندما تصبح أجنحة سوداء) من القارورة الأسهم ووضعه على جانب من الطازجة الأغذية التي تحتوي على أنبوب اختبار. وثيقة قارورة العزلة مع القطن (الشكل 2).
يتم وضع الشكل 2. العزلة الاجتماعية، وأحد المراحل المتأخرة من الذكور خادرة على الجانب على قارورة العزلة الطازجة. يتم وضع قارورة العزلة التي تحتوي على خادرة في 12 ساعة ضوء / 12 ساعة حاضنة مظلمة عند 25 درجة مئوية، والرطوبة النسبية 50٪. يرجى النقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.
2. يوم 5: لوحة الذباب لأغراض تحديد الهوية الفردية
- تنفيذ هذه الخطوة في يوم 5 مع 4 الذباب الذكور بعمر يوم ويومين قبل التجارب السلوكية للحد من الأثر السلبي لCO 2 التخدير.
- تخدير الطاير مع CO 2. مع المسواك على ما يرام، ضع نقطة صغيرة من طلاء الاكريليك على الصدر. تجنب وضع الطلاء على رأسه، والأجنحة والبطن أو الساقين (الشكل 3).
- اسمحوا الطلاء الجاف لنحو 10 ثانية، ونقل بلطف الذباب إلى قارورة العزلة الأصلية.
- العودة قارورة العزلة إلى 12 ساعة ضوء / 12 ساعة حاضنة مظلمة عند 25 درجة مئوية، والرطوبة النسبية 50٪.
الشكل 3. تحديد الفردي، وبعد التخدير ذبابة مع CO 2، قطرة صغيرة من طلاء الاكريليك يطبق على الصدر. لغرض تحديد الهوية الفردية، يتم استخدام ألوان مختلفة (أبيض وأزرق هنا). انظر المناقشة أدناه حول استخدام CO 2 في هذه الخطوة. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا فيقوإعادة.
3. يوم 7: إعداد جهاز
- إعداد الكؤوس الغذاء:
- تسخين الطعام ذبابة الطازج حتى يذوب.
- باستخدام ماصة باستور، ونقل ما يقرب من 0.8 مل الغذائية لغطاء قارورة سقف المسمار (1.5 سم القطر، وارتفاع 1 سم) والسماح لتبرد. تجنب فقاعات الهواء.
- جعل عجينة الخميرة الطازجة عن طريق خلط الخميرة الجافة مع بضع قطرات من الماء. عندما سميكة، وتطبيق قطرة صغيرة من عجينة الخميرة في وسط سطح كوب الطعام مع المسواك (الشكل 4).
الرقم 4. إعداد كوب الغذاء. ويتم إعداد كوب الطعام مع الطعام ذبابة الطازجة. بعد يتصلب الطعام، يتم وضع نقطة من معجون الخميرة في وسط سطح كوب الغذاء. يرجى النقر هنا لضدiew نسخة أكبر من هذا الرقم.
- إعداد غرف القتال الفردية:
- تماما غسل أجهزة والقتال الفردي غرف بالماء قبل استخدامها في كل مرة. الجافة مع منشفة ورقية قبل الاستخدام.
- وضع كوب الطعام في وسط كل دائرة القتال وإصلاح في مكان مع قطرة من المعجون.
- تغطية الدوائر القتال مع غطاء الجهاز (الشكل 5).
- وضع الجهاز في بيئة عالية الرطوبة (60٪) عند 25 درجة مئوية.
- وضع مصدر الضوء فوق جهاز لإلقاء الضوء على غرف القتال ووضع كاميرا فيديو لتسجيل من فوق.
الرقم 5. إعداد غرفة القتال الفردية. تم إصلاح كوب الغذائية الطازجة مع نقطة من معجون الخميرة على السطح إلى غسلها فاي الفرديةghting غرف. يتم إغلاق غرف مع غطاء اثنين من قطعة السماح بإدخال مقسم البلاستيك مبهمة إلى غرف القتال الفردية. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
4. يوم 7: تجربة السلوكية
- إجراء التجارب السلوكية مع الذباب الذكور القديمة يوم 07/06.
- إدراج فواصل البلاستيك في كل دائرة القتال.
- إزالة المكونات القطن من أنبوب العزل ووضع أنبوب أسفل حفرة مفتوحة على جانب الجهاز.
- دعونا الطاير يدخل إلى غرفة القتال انجذاب بالجاذبية السلبية، عادة في غضون بضع ثوان.
- إغلاق جدار انزلاق بعد أن غادر الطاير الأنبوب ودخلت الغرفة.
- كرر الإجراء لإدخال الطاير الثاني في المعركة الدائرة على الجانب الآخر من الجهاز.
- وضع الجهاز مرة أخرى في videotapi مضيئةنانوغرام الموقف.
- بدء تسجيل الفيديو وإزالة المفرق البلاستيك للسماح الذباب للتفاعل.
- للتجارب العدوان:
- في هذه التجارب، سجل يحارب لمدة 20 دقيقة على الأقل لضمان تكوين علاقات هيمنة قوية.
- بعد الوقت المطلوب، ووقف تسجيل الفيديو.
- إزالة الذباب من غرف القتال عن طريق عكس الإجراء الموضح أعلاه.
- تماما غسل الجهاز السلوكي مع منظف معتدل والماء بعد كل استعمال وشطف.
- ل "الخاسر" تجارب تأثير:
ملاحظة: في هذه التجارب، تعتبر المعارك الأولى كمرحلة تكييف وتحارب الثانية كمرحلة اختبار. فترة الراحة بين المعارك يمكن أن تختلف ولكن 10 دقيقة يسمح بتشكيل "الخاسر" تأثير قوي.- اتبع الإجراء المذكورة أعلاه إلى تنفيذ المعركة الأولى.
- خطوة حاسمة: للحث على تشكيل "الخاسر" عقلية، هتكفل للمعارك الأولى هي 20 دقيقة على الأقل طويل من أجل إقامة علاقات هيمنة قوية. بعد 20 دقيقة، وإعادة إدراج المفرق البلاستيك إلى غرف القتال لفصل الذباب.
- بعد فترة 10 دقيقة من الراحة، وإزالة بلطف المفرق البلاستيك للسماح الذباب للتفاعل لمعارك الثانية.
- في نهاية الحرب الثانية 20 دقيقة، ووقف تسجيل الفيديو.
- إزالة الذباب من غرف السلوكية على النحو الوارد أعلاه.
- مرة أخرى، وتنظيف شامل للجهاز السلوكي.
- للتجارب العدوان:
5. تحليل السلوكي
- نقل أفلام
- ربط الكاميرات إلى الكمبيوتر.
- تحويل الذباب .MTS إلى وسائل التحقق الذباب والانضمام الأفلام مقاطع معا، وذلك باستخدام الفيديو تحويل البرمجيات وخيار "الانضمام مقاطع مختارة".
- مراقبة وتحليل كل فيلم مع برنامج قارئ الفيديو.
- سجل السلوك
ملاحظة: يمكن القيام بذلك يدويا أو لناالسلوكي البرنامج برنامج تحليل جي إن وجدت. يصف الرسم التوضيحي أدناه الممكن تحليل مختصر ل"الخاسر" تأثير.- تسجيل الوقت من أول لقاء بين الذباب على الكأس الغذائية (لقاءات والتفاعلات بين أزواج من الذباب التي تستمر على الأقل 2 ثانية) ووقت ظهور اندفع الأول (أ النمط السلوكي الذي ذبابة واحدة يرتفع عاليا على ل رجليه الخلفيتين ويستقر أسفل على ومحاولات للاستيلاء على الخصم). ثم، والنتيجة الكمون إلى اندفع (الفترة الفاصلة بين أول لقاء واندفع الأول).
- عد عدد من اللقاءات والطعنات خلال مشاجرة.
ملاحظة: إذا رغبت في ذلك، واحدة أيضا يمكن أن يسجل الأنماط السلوكية الأخرى، مثل تهديد الجناح، الملاكمة، المبارزة، تراجع أو أرقام لقاءات قبل اندفع الأول، على سبيل المثال. - يسجل وقت إنشاء هيمنة (الوقت بين أول لقاء ووقت واحد يطير يتراجع لثلاث مرات متتالية قبالة الخلف كوب الطعامإيه تلقي الطعنات). ملاحظة التي تطير هو الفائز والذي الخاسر من المعركة.
- احتساب "الخاسر" تأثير
- تقسيم عدد من المعارك التي الخاسرين السابقة تفقد 2 معارك الثاني (الخاسرون التي تفقد: LL) من قبل عدد من المعارك، وتتكاثر 100. النسبة المئوية التي تم الحصول عليها تمثل "الخاسر" تأثير:
[(# الذباب LL) / (# الإجمالية القتال)] × 100 - استخدام اختبار مربع كاي للمقارنة بين ما إذا كان "الخاسر" تأثير مختلف إحصائية عن القيمة المتوقعة من 50٪.
- تقسيم عدد من المعارك التي الخاسرين السابقة تفقد 2 معارك الثاني (الخاسرون التي تفقد: LL) من قبل عدد من المعارك، وتتكاثر 100. النسبة المئوية التي تم الحصول عليها تمثل "الخاسر" تأثير:
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
يعرض هذا القسم تصميم غرفة السلوكية وتحليل مجموعة نموذجية من التجارب السلوكية التالية بروتوكول المذكورة أعلاه قياس العدوان وتشكيل "الخاسر" تأثير. كما هو موضح هم عينات من السلوكيات الأخرى التي يمكن قياسها باستخدام هذا الجهاز.
ويبين الشكل 6 تمثيل تخطيطي للجهاز الجديد. ويتكون الجهاز من ثلاثة آبار اسطوانية (البعد: 22.86 مم، 17 مم الارتفاع) التي هي الدوائر القتال. غطاء قطعتين إغلاق غرف القتال على رأس ويسمح بإدخال مقسم البلاستيك مبهمة رقيقة الذي يقسم الدوائر إلى قسمين متساويين. على كل جانب من الجهاز، انزلاق الجدران مع ثلاثة ثقوب (15.88 مم) تسمح تحميل الذباب في غرف القتال انجذاب بالجاذبية السلبية مباشرة من قوارير عزلتهم. بعد دخول الذباب غرف القتال، والجدران انزلاق هي استخدامد ليغلق على جانبي كل الغرف. في هذه المرحلة، والذباب هما داخل المعركة الساحات ولكن لا يمكن أن تتفاعل بسبب فواصل. عن طريق إزالة هذه، والذباب مجانية للتفاعل والأنماط السلوكية اللاحقة ويمكن ملاحظة وسجلت.
وأجريت 38 معارك بين أزواج من النوع البري الذكور CS: تجارب العدوان. وسجل المعايير السلوكية المختلفة في حين أن الذباب على أكواب الغذاء وتم تحليل ديناميات المعارك (الجدول 1). وقد لوحظت في المتوسط من 24 لقاءات (جلسات قصيرة بين الذباب)، 54 الطعنات (مؤشرا على أعلى كثافة القتال) خلال فترة زمنية 20 دقيقة، مع اندفع 1ST تسليم عادة خلال اللقاء الثاني 2. في المتوسط، كان ينظر إلى الحادي قاء 1، شارع اندفع 1 والوقت لفرض هيمنة 2 و 4 و 8 دقيقة بعد بداية التسجيل. في معظم الحالات، و12 دقيقة الأخيرة من المعارك تتكون من سلاسل متكررة من ارتفاع كثافة ENCOunters مع الحيوانات التابعة تقترب، التي هاجمت وتتراجع، وتعزيز هيمنة أو منقاد وضع كل حيوان.
"الخاسر" تجارب تأثير: من أجل البحث عن تشكيل "الخاسر" تأثير، تم تنفيذ 21 1 معارك الواحد من 20 دقيقة مدة ما بين أزواج من النوع البري الذكور CS. غرفة انزلاق المفرق ثم تم إدراج فصل الذباب. بعد 10 دقيقة، تم تنفيذ 2 الثانية 20 دقيقة معارك بين (أ) السابقة الخاسرين والفائزين دراية أو (ب) وقد تم تحليل الخاسرين والفائزين السابقة غير مألوف، وهذه على النحو الوارد أعلاه (الشكل 7). في كل الأحوال، فقدت 20 الخاسرين السابقة من 2 معارك الثانية (95.5٪)، مما يدل على قوة "الخاسر" تأثير. وتمت مقارنة نتائج المعركة إلى القيمة المتوقعة من 50-50 مع الذيل يومين تحليل مربع كاي وهامة للغاية "الخاسر" تأثير وجد. وقد لوحظت تغييرات سلوكية أخرى في فقدان الأفرادبين شارع 1 و 2 الثانية تحارب المرافق لتشكيل "الخاسر" تأثير 5.
السلوكيات الأخرى من العدوان يمكن دراستها في الجهاز: لتوضيح، وأجريت الخطوبة وتنقل تجارب (T قادرة 2). لالخطوبة، تم تحميلها الذباب الذكور والإناث من قبل انجذاب بالجاذبية السلبية في غرف السلوكية، أزيلت فواصل وكانت سجلت أنماط سلوكية الخطوبة. وأجريت 34 تجارب وحللت الإختفاء إلى المحكمة (الوقت بين لقاء 1st و سلوك المغازلة 1ST = 7 ثانية) والتزاوج (الوقت بين لقاء 1st و الجماع = 4 دقيقة). لم فقط 2 ذكور لن تنجح في جماع خلال فترة 15 دقيقة من المراقبة. وسجل مؤشر فيجور تودد (جزء من الوقت أن الذكور قضى مغازلة الإناث خلال فترة 15 دقيقة بعد الخطوبة النمط السلوكي 1st) من في 75٪ (الجدول 2). للتنقل إما الخطيئةغلي الذباب أو أدخلت مجموعة من 10 الذباب إلى غرف واحصي العدد الإجمالي للمعابر خط الوسط خلال 5 دقائق. الذباب واحدة عبر خط الوسط للغرفة في المتوسط 73 مرات خلال 5 دقائق، في حين أن الذباب الفردية في مجموعات عبور خط الوسط في المتوسط 45 مرة / 5 دقيقة (الجدول 2). هذا الانخفاض الملاحظ عند الذباب في مجموعات يمكن تفسيره من خلال تقليص المساحة المتاحة للذبابة وبحلول الوقت الذي يقضونه في التفاعل مع بعضهم البعض بدلا من استكشاف الأرض.
الرقم 6. تمثيل تخطيطي للغرفة السلوكية. (A) منظر جانبي للجهاز. يتكون الجهاز الجديد من ثلاثة أجزاء منفصلة: (أ) كتلة من البلاستيك تحتوي على ثلاثة أشخاص القتال غرف. (ب) اثنين من انزلاق الجدران مع ثلاثة ثقوب (15.88 مم) في كل منها؛ و (ج) غطاء قطعتين على القمة. (B) الأعلىنظرا للجهاز. أبعاد كتلة من البلاستيك (أ) هي 36.83 مم 123.19 مم. كل غرفة القتال الفردية التي يبلغ قطرها 22.86 ملم وارتفاعه 17 ملم. الثقوب على الجانب التي تسمح للتحميل من الذباب ويبلغ قطرها 15.88 ملم. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الرقم 7. تشكيل قوة "الخاسر" تأثير. A "الخاسر" تأثير كبير (نسبة الخاسرين التي تفقد 2 لوحظ عندما تم إقران الخاسرين السابقة الثانية تحارب (أ) مع الفائزين مألوف (ن = 21، ص *** <0.0001) أو (ب) مع الفائزين غير مألوف لمن 2 معارك الثانية (ن = 21، ص *** <0.0001) (انقاص: 95.5٪، وين: 4.5٪، لا تلفت) ررتخفيف انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
| المعايير السلوكية | وحدة | الوقت (ثانية) | ن |
| لقاءات | 24 ± 2 | 38 | |
| الطعنات | 54 ± 6 | 38 | |
| عدد من اللقاءات قبل اندفع 1ST | 2 ± 0.3 | 38 | |
| وقت اللقاء 1ST | 145 ± 20 | 38 | |
| وقت اندفع 1ST | 229 ± 26 | 38 | |
| وقت الهيمنة | 475 ± 56 | 34 | |
| الكمون إلى اندفع | 87 ± 20 | 38 | |
| الكمون إلى الهيمنة | 342 ± 51 | 34 |
وتحسب ديناميات التفاعل ناهض بين أزواج من الذباب الذكور يعني القيم ± SEM سجل لكل معلمة كمؤشرات العدوانية: الجدول 1. العدد الإجمالي لقاءات والطعنات، وعددلقاءات قبل وسجل اندفع 1ST. أوقات اللقاء 1ST، اندفع 1st و الهيمنة، والإختفاء لالطعنة وهيمنة يتم عرضها في ثانية ± SEM (ن> 34).
| المعايير السلوكية | الوقت (ثانية) | وحدة | (٪) | ن |
| المغازلة | ||||
| الكمون إلى المحكمة | 7 ± 3 | 34 | ||
| الكمون إلى التزاوج | 273 ± 62 </ td> | 32 | ||
| مؤشر فيجور الخطوبة | 75 ± 0.05 | 34 | ||
| تنقل | ||||
| مجموع تمريرات خط الوسط (ذبابة واحدة) | 73 ± 4 | 48 | ||
| مجموع تمريرات خط الوسط (مجموعة من الذباب) | 45 ± 3 | 20 |
يتم احتساب تحليل سلوك المغازلة والحركة تعني القيم ± SEM لالإختفاء إلى المحكمة والتزاوج (في ثانية): الجدول 2. A مؤشر الخطوبة قوة(في المائة من الوقت الذي يقضيه مغازلة بعد عرض الخطوبة 1st) من تم تسجيله بعد تم تحميلها من الذكور والإناث إلى غرف السلوكية التي انجذاب بالجاذبية السلبية (ن> 32). الحركة، عندما تم تحميل الذباب أو مجموعات من 10 الذباب واحدة في الدوائر، وسجل عن طريق حساب عدد من المعابر خط الوسط خلال 5 دقائق (ن = 48 و 20).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
بدأ العصر الحديث استخدام ذبابة الفاكهة لأساليب وراثية قوية كما كائن نموذج لدراسة العدوان قبل نحو عشر سنوات مع إدخال الساحات التجريبية الجديدة التي يمكن الحصول عليها السلوك القتال موثوق بها مع أزواج واحدة من الذباب 1،7، 8،17،19. وشملت هذه الساحات الموارد المطلوبة (فنجان الغذاء والاصحاب المحتملين) ومساحة للخاسر الذباب على التراجع إلى. عندما أضيفت النتائج التي تم الحصول عليها مع هذه الساحات إلى معرفة سابقة حول ذبابة الفاكهة المعركة السلوك، تأسست ذبابة الفاكهة السوداء البطن بقوة كنظام نموذج مرغوب فيه للغاية لدراسة سلوك معقد مثل العدوان ويستخدم في العديد من المختبرات. وكشفت النتائج التي تم الحصول عليها تتلخص بما يلي: (أ) الذباب العدوان المعرض في التنافس على الموارد الغذائية، والحصول على زملائه أو للدفاع عن أراضي 14،15. وتتكون (ب) تحارب من سلسلة متتابعة من الأنماط السلوكية النمطية 1؛ (ج)الذباب الذكور والإناث قتال في أزواج من نفس الجنس (بعض الأنماط هي محددة من الذكور، وبعضها تحديدا الإناث وبعضها مشترك من قبل كل من الجنسين) 17؛ (د) فقط معارك الذكور تذهب إلى مستويات كثافة عالية وتؤدي إلى تكوين علاقات هرمية واضحة مع «الفائز» و «الخاسر» الذباب 17؛ (ه) جين واحد غير مثمرة، من التسلسل الهرمي تحديد الجنس، يحدد ما إذا كان الذباب مكافحة مثل الذكور أو الإناث 16 (و) المواد الهرمونية متعددة بما في ذلك الأمينات والببتيدات تؤثر العدوان في ذباب الفاكهة 7،8،19،20.
هنا، يتم وصف نهجا جديدا لدراسة ذبابة الفاكهة العدوان التي يتم التخلص التعامل مع الذباب خلال التجارب. وهذا يوفر تحسنا كبيرا في بروتوكول تجريبي وجميع القياسات السلوكية تتحسن 5،6، وقد اكتسبت معلومات جديدة تتعلق السلوك والتعلم والذاكرة التي ترافقتم تحسين معارك ذبابة الذكور إلى حد كبير. ولتوضيح ذلك، وذكرت اثنين فقط من الدراسات السابقة وتشكيل الآثار "الخاسر" في هذا النظام النموذجي 3،4. في كل من هذه، واستخدمت دوائر أكبر من تلك الموصوفة في هذا البروتوكول، تم نقل الذباب داخل وخارج المعركة الساحات بواسطة الشفط، وكانت أطول الأوقات المعركة والأوقات الفاصلة بين معارك الضروري لتوليد "الخاسر" آثار واضحة. أظهرت دراستنا الأخيرة أن القضاء على التعامل مع من بروتوكول تجريبي، علاقات هيمنة واضحة بين أزواج من D. ويلاحظ الذباب الذكور البطن بعد 20 دقيقة فقط من التفاعل. هذه الكمية من الوقت كافية لإحداث تغييرات كبيرة في استراتيجيات القتال في كل من الذباب خلال معارك 1 الحادي ومراقبة موثوق تشكيل "الخاسر" آثار قوية في 2 معارك الثانية. بالإضافة إلى ذلك، للمرة الأولى، لوحظ واضح على المدى القصير "الفائز" الآثار أيضا خلال 2 الثانيةتحارب 5،6.
للنجاح باستخدام هذا البروتوكول، في حاجة إلى الإشارة إلى بعض النقاط الحرجة. للحث ومراقبة الأنماط السلوكية العدوانية قوية ونحن نوصي باستخدام 6-7 الذباب الذكور بعمر يوم والتي عقدت في عزلة اجتماعية منذ طور العذراء في وقت متأخر. بشكل عام، وتوافر الموارد التي تطير على استعداد للمنافسة على (الغذاء والاصحاب) غير مرغوب فيه للغاية من أجل الحصول على السلوك القتال قوي وإقامة علاقات الهيمنة. خلال هذا البروتوكول، ورسمت الذباب بعد التخدير باستخدام CO 2، والتي قد تكون مصدر قلق كما تبين دراستنا التي نشرت مؤخرا أن التخدير الذباب تتدخل بجدية مع السلوك اللاحق 5. السبل الممكنة لتجنب التخدير قد يكون لعدم رسم الحيوانات إذا لم يكن المهم أن تتبع الأفراد. إذا اللوحة هي ضرورية، إلا أن التخدير يجب أن تستخدم 48 ساعة قبل أن يتم استخدام الحيوانات للتجارب، أو أساليب بديلة لتحديدالأفراد أيضا يمكن استخدام 31. للحث على "الخاسر" قوية والآثار "الفائز"، فمن الأهمية بمكان أن الذباب إنشاء والحفاظ على علاقة هيمنة خلال المعارك الأولى. في بروتوكول المعروضة هنا، وذلك باستخدام البرية من نوع CS السلالة في 25 ° C، 20 دقيقة من التفاعل كافية لتوليد واضح "الفائزين" و "الخاسرون" ومراقبة التغيرات في استراتيجيات محاربة كل من الأفراد. في تجارب أجريت في درجات حرارة مختلفة من 25 ° C أو مع الأنماط الجينية الأخرى من CS، ومع ذلك، فإن متوسط الوقت لإقامة علاقة هيمنة قوية قد تكون مختلفة. وبناء على ذلك، ينبغي تعديل فترة القتال عن طريق إجراء مجموعة من التجارب الأولية. وأخيرا، كيف يتم فصل أزواج من الذباب بعد أول معاركهم قد تكون مهمة في الحفاظ على الذاكرة من نتائج المعركة. وربما هو مهم للحد من حركة الجهاز وأن يكون لطيف خلال إدخال المفرق البلاستيك من أجلللحد من الاضطرابات من الحيوانات.
تصميم الجهاز وغطاء اثنين من قطعة السماح فصل الدوائر السلوكية إلى قسمين متساوية، تجعل من السهل للفصل بين الذباب اثنين بعد المعارك الأولى وإدخال خصوم جديدة في 2 معارك الثانية. أيضا، كما هو مبين في الجدول رقم 2، مع تعديلات صغيرة من بروتوكول تجريبي، الجهاز نفسه يمكن أن تستخدم لدراسة الخطوبة، الحركة أو في الواقع معظم السلوكيات ذبابة الفاكهة في ما ينبغي أن تكون ظروف أقل إرهاقا للحيوانات التجارب. مزيد من التحسينات الممكنة على هذا الإجراء قد يكون لإدخال بعض شكل من أشكال التحكم الحراري في جهاز (عنصر كهرضغطية أو لفائف تعميم السوائل التي تسيطر عليها درجة الحرارة) للسماح سهلة الاستخدام من الكواشف الحساسة درجة الحرارة (TS1 shibire، قناة dTRPA1).
وباختصار، فقد تم تطوير هذا الجهاز المبتكر الذي يقدم استراتيجية جديدة لدراسة العدوان طن ذباب الفاكهة التي التعامل مع الذباب قبل، تم القضاء أثناء وبعد عدة تجارب. يتم تحسين جميع التدابير السلوكية مع الجهاز الجديد بالمقارنة مع العديد من الطرق الشائعة الأخرى على التعامل مع الذباب. ربما تعليق أعم لجعل هو أن جميع التجارب السلوكية في بيئات المختبرات أساسا تنطوي المجربون التقاط أو بطرق أخرى، التعامل مع الحيوانات. وعلى الرغم من الجهود المبذولة ليكون لطيف في التعامل مع هذا، هذا من المرجح أن تكون مرهقة للحيوانات. قد يكون من المفيد لابتكار أساليب للقضاء على التعامل مع هذا كلما أمكن ذلك، بحيث يمكن ملاحظة الحيوانات تحت أكثر قليلا الظروف العادية.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Acknowledgments
وأيد هذا البحث من المنح المقدمة من المعهد الوطني للعلوم الطبية العامة (GM099883 وGM074675) لEAK كان الممولين أي دور في تصميم الدراسة وجمع البيانات وتحليلها، قرار نشر أو إعداد المخطوطة. نشكر الشعب من متجر لدينا آلة في كلية الطب بجامعة هارفارد لتصميم الجهاز السلوكي (يرجى الاتصال ب: http://mikesmachine.com).
الكاتب المساهمات: ST، تصميم BC جهاز السلوكي. ST تصميم والأمثل بروتوكول تجريبي. ST وBC المنجز وتحليل التجارب. كتب ST، EAK وBC ورقة.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Drosophila melanogaster pupa | Bloomington Stock Center | ||
| Standard fly food | Fabricated in-house. | ||
| Behavioral chambers | Mike machine | Fabricated in-house. Directly contact the compagny for more informations. | |
| Borosilicate glass vials | VWR International | 47729-576 | 16 x 10 mm |
| Cotton | Fisherbrand | 22-456-881 | Any brand can be used |
| Pasteur pipettes | VWR International | 53300-567 | |
| Paintbrush | Blick Art Material | 06157-7030 | Round , Size 3/0 |
| Toothpick | N/A | N/A | Any brand can be used |
| Acrylic paint (blue/white) | Blick Art Material | 01637-5172/01637-1022 | Any brand can be used |
| Dry active yeast | Sigma | YSC2-500G | |
| Srew cap tube | VWR International | 10011-394 | 15 mm diameter, 10 mm height |
| Eppendorf | VWR International | 22363212 | |
| Tape | N/A | N/A | Any brand can be used |
| Plastic slices | Electron Microscopy Sciences | 70329-40 | 22 x 40 x 0.25 mm Thickness |
| Light source (bulb) | VWR International | 500003-418 | Any brand can be used |
| Timer | VWR International | 62344-641 | Any brand can be used |
| Incubator | Percival | Directly contact the constructor for more informations. | |
| Carbon Dioxide Dry (CO2) | Medical-Technical Gases, Inc | 14H31 | |
| Binocular | Nikon | SMZ-745 | Any brand can be used |
| Camera (SONY Handycam HDR-CX330) | B&H | SOHDRCX330B | Any brand can be used |
| Computer | With a minimum of 1.4 Ghz Processor, running Microsoft Windows or Machintosh HD | ||
| ClipWrap | Download online | Any importing software can be used | |
| QuickTime Player | Download online | Any reading software can be used | |
| GraphPad Software | Online | Any statistical software can be used |
References
- Chen, S., Lee, A. Y., Bowens, N. M., Huber, R., Kravitz, E. A. Fighting fruit flies: a model system for the study of aggression. Proc Natl Acad Sci U S A. 99, 5664-5668 (2002).
- Hsu, Y., Earley, R. L., Wolf, L. L. Modulation of aggressive behaviour by fighting experience: mechanisms and contest outcomes. Biol Rev Camb Philos Soc. 81, 33-74 (2006).
- Yurkovic, A., Wang, O., Basu, A. C., Kravitz, E. A. Learning and memory associated with aggression in Drosophila melanogaster. Proc Natl Acad Sci U S A. 103, 17519-17524 (2006).
- Penn, J. K., Zito, M. F., Kravitz, E. A. A single social defeat reduces aggression in a highly aggressive strain of Drosophila. Proc Natl Acad Sci U S A. 107, 12682-12686 (2010).
- Trannoy, S., Chowdhury, B., Kravitz, E. A. Handling alters aggression and 'loser' effect formation in Drosophila melanogaster. Learn Mem. 22, 64-68 (2015).
- Trannoy, S., Kravitz, E. A. Learning and memory during aggression in Drosophila: handling affects aggression and the formation of a ''loser'' effect. Journal of Nature and Science. 1 (3), e56 (2015).
- Alekseyenko, O. V., Chan, Y. B., Li, R., Kravitz, E. A. Single dopaminergic neurons that modulate aggression in Drosophila. Proc Natl Acad Sci U S A. 110, 6151-6156 (2013).
- Dierick, H. A., Greenspan, R. J. Serotonin and neuropeptide F have opposite modulatory effects on fly aggression. Nat Genet. 39, 678-682 (2007).
- Williams, M. J., et al. Regulation of aggression by obesity-linked genes TfAP-2 and Twz through octopamine signaling in Drosophila. Genetics. 196, 349-362 (2014).
- Chase, I. D., Bartolomeo, C., Dugatkin, L. A. Aggressive interactions and inter-contest interval: how long do winners keep winning? Anim. Behav. 48, 393-400 (1994).
- Goessmann, C., Hemelrijk, C., Huber, R. The formation and maintenance of crayfish hierarchies: behavioral and self-structuring properties. Behav Ecol Sociobiol. 48, 418-428 (2000).
- Sturtevant, A. H. Experiments on sex recognition and the problem of sexual selection in Drosophila. J Animal Behav. 5, 351-366 (1915).
- Jacobs, M. E. Influence of light on mating of Drosophila melanogaster. Ecology. 41, 182-188 (1960).
- Dow, M. A., von Schilcher, F. Aggression and mating success in Drosophila melanogaster. Nature. 254, 511-512 (1975).
- Hoffmann, A. A laboratory study of male territoriality in the sibling species Drosophila melanogaster and D. simulans. Anim. Behav. 35, 807-818 (1987).
- Vrontou, E., Nilsen, S. P., Demir, E., Kravitz, E. A., Dickson, B. J. fruitless regulates aggression and dominance in Drosophila. Nat Neurosci. 9, 1469-1471 (2006).
- Nilsen, S. P., Chan, Y. B., Huber, R., Kravitz, E. A. Gender-selective patterns of aggressive behavior in Drosophila melanogaster. Proc Natl Acad Sci U S A. 101, 12342-12347 (2004).
- Fernandez, M. P., Kravitz, E. A. Aggression and courtship in Drosophila: pheromonal communication and sex recognition. J Comp Physiol A Neuroethol Sens Neural Behav Physiol. 199, 1065-1076 (2013).
- Alekseyenko, O. V., et al. Single serotonergic neurons that modulate aggression in Drosophila. Current biology : CB. 24, 2700-2707 (2014).
- Asahina, K., et al. Tachykinin-expressing neurons control male-specific aggressive arousal in Drosophila. Cell. 156, 221-235 (2014).
- Andrews, J. C., et al. Octopamine neuromodulation regulates Gr32a-linked aggression and courtship pathways in Drosophila males. PLoS genetics. 10, e1004356 (2014).
- Zwarts, L., et al. Complex genetic architecture of Drosophila aggressive behavior. Proc Natl Acad Sci U S A. 108, 17070-17075 (2011).
- Dierick, H. A. A method for quantifying aggression in male Drosophila melanogaster. Nat Protoc. 2, 2712-2718 (2007).
- Wang, L., et al. Hierarchical chemosensory regulation of male-male social interactions in Drosophila. Nat Neurosci. 14, 757-762 (2011).
- Davis, S. M., Thomas, A. L., Nomie, K. J., Huang, L., Dierick, H. A. Tailless and Atrophin control Drosophila aggression by regulating neuropeptide signalling in the pars intercerebralis. Nat Commun. 5, 3177 (2014).
- Yuan, Q., Song, Y., Yang, C. H., Jan, L. Y., Jan, Y. N. Female contact modulates male aggression via a sexually dimorphic GABAergic circuit in Drosophila. Nat Neurosci. 17, 81-88 (2014).
- Perron, J. M., Huot, L., Corrivault, G. W., Chawla, S. S. Effects of carbon dioxide anaesthesia on Drosophila melanogaster. J Insect Physiol. 18, 1869-1874 (1972).
- Joachim, D., Curtsinger, J. W. Genotype and anesthetic determine mate choice in Drosophila melanogaster. Behav Genet. 20, 73-79 (1990).
- Barron, A. B. Anaesthetising Drosophila for behavioural studies. J Insect Physiol. 46, 439-442 (2000).
- Greenspan, R. J. Fly Pushing: The theory and Practice of Drosophila Genetics. , Cold Spring Harbor Laboratory Press. Cold Spring Harbor. (1997).
- Cabral, L. G., Foley, B. R., Nuzhdin, S. V. Does sex trade with violence among genotypes in Drosophila melanogaster? PLoS One. 3 (4), e1986 (2008).
