टोक़ मीटर में ड्रोसोफिला के operant सीखना

Summary

टोक़ मीटर के साथ सीमित ड्रोसोफिला के रास्ते से हटना टोक़ माप प्रयोगात्मक पशु के उत्तेजना की स्थिति के न्यूरोसाइंटिस्ट उत्तम नियंत्रण की अनुमति देता है. अद्वितीय आनुवंशिक फल मक्खी में उपलब्ध उपकरणों के साथ मिलकर, इस प्रतिमान neurobiological अनुसंधान की एक विस्तृत विविधता के लिए प्रयोग किया जाता है.

Abstract

टोक़ मीटर में प्रयोगों के लिए मक्खियों मानक मक्खी मध्यम पर 25 में रखा जाता है डिग्री सेल्सियस और एक 12hr light/12hr अंधेरे शासन के साथ 60% की नमी. एक मानकीकृत प्रजनन शासन उचित लार्वा घनत्व और उम्र से मिलान साथियों का आश्वासन दिया. शीत - anesthetized मक्खियों सिर और छाती के साथ एक त्रिकोण के आकार का प्रयोग पहले दिन हुक करने के लिए चिपका रहे हैं. टोक़ मीटर के माध्यम से एक घोड़े का अंसबंध संलग्न करने के लिए, मक्खी का इरादा उड़ान युद्धाभ्यास अपनी ऊर्ध्वाधर शरीर के अक्ष के चारों ओर कोणीय गति के रूप में मापा जाता है. मक्खी एक बेलनाकार चित्रमाला के केंद्र में रखा गया है स्थिर उड़ान को पूरा. डिजिटल कनवर्टर कार्ड के लिए एक अनुरूप एक कंप्यूटर है जो बाद में विश्लेषण के लिए ट्रेस भंडार में रास्ते से हटना टोक़ संकेत खिलाती है. कंप्यूटर भी उत्तेजनाओं जो इन उत्तेजनाओं और रास्ते से हटना टोक़ ट्रेस के बीच प्रतिक्रिया पाश बंद करके मक्खी नियंत्रण के अंतर्गत लाया जा सकता है है की एक किस्म को नियंत्रित करता है. सजा एक समायोज्य अवरक्त लेजर गर्मी से लागू करने के द्वारा हासिल की है.

Protocol

मध्यम फ्लाई

मक्खी भोजन की रचना सीखने (. गुओ एट अल, 1996) के लिए महत्वपूर्ण है:

• जल 1000 मिलीलीटर
• Cornmeal 180 छ
• सोयाबीन 10 ग्राम
• 18.5 खमीर छ
• अग्रवाल 7.5 छ
• गुड़ 40 ग्राम
• सिरप (चुकंदर) 40 छ
• छ Nipagin 2.5

हर शीशी, ताजा रहने वाले खमीर पेस्ट की एक थपका और फिल्टर पेपर के एक टुकड़े के लिए मक्खियों और pupae के लिए एक अतिरिक्त सतह प्रदान करने के साथ आपूर्ति की है.

प्रजनन और मचान फ्लाई

निम्न कार्यविधि हर दिन किया जाता है, ठीक उपयुक्त घनत्व हो पशुओं का मंचन अग्रणी. पिछले दिन पर अंतिम प्रक्रिया के बाद से सभी नव ecclosed मक्खियों प्रजनन और प्रयोगों के लिए एकत्र होते हैं. किसी भी शेष रहने वाले pupae के बिना सबसे पुराना शीशियों का त्याग कर रहे हैं. चार दिन पुराने मक्खियों अंडे बयान के लिए एक नए सिरे से रात भर शीशी के लिए जोड़ रहे हैं. महिला मक्खियों के घनत्व प्रत्येक शीशी के लिए लगभग 20 शीशी के आकार के लिए समायोजित हो सकता है और तनाव इस्तेमाल किया जाना चाहिए. आदर्श घनत्व है कि पर्याप्त उच्च है के लिए उड़ मध्यम लार्वा चरणों और काफी कम ऐसी है कि सभी लार्वा पहली मक्खियों ecclose पहले pupated दौरान दव्र बनाना करने के लिए है. पिछले दिन से अंडे बिछाने मक्खियों को हटा दिया है और त्याग कर रहे हैं.

तैयारी फ्लाई

मक्खियों मानक मध्यम / cornmeal के गुड़ पर रखा जाता है के रूप में 25 में ऊपर वर्णित डिग्री सेल्सियस और एक 12hr light/12hr अंधेरे शासन के साथ 60% की नमी. संक्षेप में ठंड संज्ञाहरण द्वारा 24 48h पुराने मक्खियों immobilizing के बाद, मक्खियों (superglue यूवी कांच चिपकने वाला, 505127A, तेज गेंदबाज प्रौद्योगिकी, Cucamonga, CA., संयुक्त राज्य अमरीका) के सिर और छाती के साथ एक त्रिकोण के आकार का तांबे हुक करने के लिए सरेस से जोड़ा हुआ (0.05mm व्यास प्रयोग से पहले दिन). जानवरों तो व्यक्तिगत हैं छोटे नम sucrose के कुछ अनाज युक्त कक्षों में रात भर रखा.

उपकरण

सेट अप के कोर टोक़ कम्पेसाटर (टोक़ मीटर) (Götz, 1964) डिवाइस है. यह एक मक्खी अपने ऊर्ध्वाधर शरीर के अक्ष के चारों ओर कोणीय गति, इरादा उड़ान युद्धाभ्यास द्वारा वजह उपाय. मक्खी, हुक के रूप में ऊपर वर्णित करने के लिए सरेस से जोड़ा हुआ, एक क्लैंप के माध्यम से टोक़ मीटर से जुड़ा हुआ है एक बेलनाकार (अखाड़ा, व्यास 58mm) चित्रमाला है, जो homogeneously पीछे से प्रबुद्ध है के केंद्र में स्थिर उड़ान पूरा है. प्रकाश स्रोत एक 100W 12V बल्ब टंगस्टन आयोडीन है. क्षेत्र के हरे और नीले रंग की रोशनी के लिए, प्रकाश एकरंगा ब्रॉड बैंड कोडक Wratten जिलेटिन फिल्टर (# 47 और # 99, क्रमशः) के माध्यम से पारित कर दिया है. फ़िल्टर 0.1s के भीतर एक तेजी से solenoid द्वारा विमर्श किया जा सकता है. वैकल्पिक रूप से, क्षेत्र "दिन के उजाले के साथ" यह एक नीले, हरे (Rosco "surfblue" सं 5433), फ़िल्टर, या सब पर कोई फिल्टर के माध्यम से गुजर द्वारा प्रबुद्ध है. Rosco नीले हरे इस अध्ययन में प्रयोग किया जाता फिल्टर के संचरण स्पेक्ट्रम BG18 फिल्टर (Schott, मेंज) के बराबर है और कोडक नीले और हरे रंग फिल्टर (Brembs और हेम्पेल डे Ibarra, 2006 के बीच एक मध्यस्थ का गठन किया, लियू एट अल , 1999). क्षेत्र घुमाया एक कंप्यूटर नियंत्रित बिजली की मोटर का उपयोग कर मक्खी के आसपास जा सकता है. ऐसी एक "उड़ान सिम्युलेटर" स्थिति में, क्षेत्र के कोणीय वेग के लिए आनुपातिक है, लेकिन मक्खी रास्ते से हटना टोक़ के खिलाफ निर्देशित (कारक युग्मन कश्मीर =- 11 ° / s 10-10nm). यह चित्रमाला को स्थिर करने और अपने कोणीय अभिविन्यास नियंत्रण मक्खी सक्षम बनाता है. यह आभासी "उड़ान के दिशा" (यानी, क्षेत्र की स्थिति) लगातार एक परिपत्र तनाव नापने का यंत्र (Novotechnik, A4102a306) के माध्यम से दर्ज की गई है. एक analogue डिजिटल कनवर्टर कार्ड (PCL812, Advantech कं) क्षेत्र और एक कंप्यूटर है जो बाद में विश्लेषण के लिए निशान (नमूना आवृत्ति 20Hz) के भंडार में रास्ते से हटना टोक़ संकेत स्थिति खिलाती है. सजा एक समायोज्य अवरक्त (825 एनएम, 150 मेगावाट) लेजर, मक्खी के सिर और छाती पर पीछे और ऊपर से निर्देशित गर्मी से लागू करने के द्वारा हासिल की है. लेजर बीम (लगभग 4Hz ~ 200ms पल्स चौड़ाई) स्पंदित है और इसकी तीव्रता कम मक्खी के अस्तित्व को आश्वस्त.

प्रयोगों

पैटर्न सीखने

पारंपरिक प्रयोग पैटर्न सीखने के लिए (डिल और हाइजेनबर्ग, 1995, डिल एट अल, 1993, 1995, लियू एट अल, 2006;. लियू एट अल, 1998, लियू एट अल, 1999;. वुल्फ और हाइजेनबर्ग, 1991) , चार काले, बारी उन्मुखीकरण के टी के आकार का पैटर्न (यानी, दो ईमानदार और दो औंधा) अखाड़ा (पैटर्न चौड़ाई ψ ऊंचाई = 40 °, θ = 40 °, सलाखों के चौड़ाई = 14 °, के रूप में देखा दीवार पर समान रूप से स्थान दिया गया है मक्खी की स्थिति से). एक कंप्यूटर प्रोग्राम 4 वर्चुअल 90 ° quadrants में क्षेत्र के 360 ° विभाजित है, जिसमें से केंद्र पैटर्न द्वारा चिह्नित हैं. मक्खियों को अपने रास्ते से हटना टोक़ (उड़ान सिम्युलेटर की स्थिति) के साथ पैटर्न के कोणीय स्थिति को नियंत्रित. प्रशिक्षण के दौरान, गर्मी सजा एक ललाट दृश्य क्षेत्र में पैटर्न झुकाव की उपस्थिति के साथ सटे बनाया है. प्रत्येक पैटर्न के सुदृढीकरणहमेशा समूहों के भीतर equalized है. परीक्षण के दौरान, गर्मी स्थायी रूप से बंद है और मक्खी पैटर्न वरीयता दर्ज है.

रंग सीखने

रंग सीखने किया जाता है के रूप में पहले वर्णित (Brembs और हाइजेनबर्ग, 2000, Brembs और हेम्पेल डे Ibarra, 2006, Brembs और वीनर, 2006; वुल्फ और हाइजेनबर्ग, 1997). क्षेत्र चार आभासी 90 ° quadrants में विभाजित है, जिसमें से केन्द्र चार समान ऊर्ध्वाधर धारियों (चौड़ाई ψ = 14 ° ऊंचाई, θ = 40 °) द्वारा चिह्नित हैं. मक्खी अपने रास्ते से हटना टोक़ के साथ चार समान धारियों के रूप में टी के आकार का पैटर्न के लिए ऊपर वर्णित की कोणीय स्थिति को नियंत्रित कर रहा है. पूरे क्षेत्र की रोशनी का रंग बदल जाता है जब भी एक आभासी वृत्त का चतुर्थ भाग सीमाओं की मक्खी के सामने एक बिंदु गुजरता है. प्रशिक्षण के दौरान, गर्मी सज़ा दो रंगों में से एक पर आकस्मिक किया जाता है. परीक्षण के दौरान, गर्मी स्थायी रूप से बंद है और मक्खी रंग वरीयता दर्ज है. बेशक, रंग यौगिक कंडीशनिंग (Brembs और हाइजेनबर्ग, 2001) के लिए पैटर्न के साथ संयुक्त किया जा सकता है है.

रास्ते से हटना टोक़ सीखने

रास्ते से हटना टोक़ सीखने प्रदर्शन के रूप में पहले वर्णित (Brembs और हाइजेनबर्ग, 2000, हाइजेनबर्ग और वुल्फ, 1993). मक्खी सहज रास्ते से हटना टोक़ रेंज एक "छोड़" और "सही" डोमेन, या तो बाएँ या दाएँ मुड़ता के लिए लगभग इसी में बांटा गया है. क्षेत्र की दीवार पर कोई पैटर्न हैं. प्रशिक्षण के दौरान, गर्मी लागू किया जाता है जब भी उड़ रास्ते से हटना टोक़ एक डोमेन में है और बंद जब टोक़ दूसरे में गुजरता है. परीक्षण चरणों में, गर्मी स्थायी रूप से बंद है और रास्ते से हटना टोक़ डोमेन की मक्खी की पसंद दर्ज की गई है.

मिश्रित सीखने

मिश्रित सीखने रास्ते से हटना टोक़ सीखने का एक विस्तार है, के रूप में पहले वर्णित (Brembs और हाइजेनबर्ग, 2000). असल में, रास्ते से हटना टोक़ सीखने और रंग सीखने समकक्ष (रास्ते से हटना टोक़) operant और (रंग) शास्त्रीय predictors के साथ एक प्रयोग में संयुक्त रहे हैं. प्रशिक्षण के दौरान मक्खी गरम किया जाता है जब भी उड़ रास्ते से हटना टोक़ सजा के साथ जुड़े डोमेन में गुजरता है. जब भी उड़ रास्ते से हटना टोक़ डोमेन ही नहीं बल्कि क्षेत्र रंगाई तापमान (हरे से नीले या इसके विपरीत) बदल जाता है स्विच,. इस प्रकार, रास्ते से हटना टोक़ डोमेन और रंग गर्मी के बराबर predictors के रूप में सेवा करते हैं. परीक्षण चरणों में, गर्मी स्थायी रूप से बंद है और केवल रास्ते से हटना टोक़ डोमेन / रंग की मक्खी की पसंद दर्ज की गई है.

विचार - विमर्श

यह प्रयोगात्मक सेटअप एक उन्नत आनुवंशिक मॉडल जीव के साथ प्रयोगात्मक परिस्थितियों पर शानदार नियंत्रण को जोड़ती है. इस प्रस्तुति में वर्णित प्रक्रियाओं का उपयोग, व्यवहार लक्षण की एक किस्म की आणविक और neurobiological आधार सहित, की जांच कर सकते हैं, लेकिन तक सीमित नहीं, सहज व्यवहार पीढ़ी के तंत्र, operant और शास्त्रीय कंडीशनिंग, पैटर्न मान्यता, रंग दृष्टि या पाठ्यक्रम नियंत्रण .

Discussion

यह प्रयोगात्मक सेटअप एक उन्नत आनुवंशिक मॉडल जीव के साथ प्रयोगात्मक परिस्थितियों पर शानदार नियंत्रण को जोड़ती है. इस प्रस्तुति में वर्णित प्रक्रियाओं का उपयोग, व्यवहार लक्षण की एक किस्म की आणविक और neurobiological आधार सहित, की जांच कर सकते हैं, लेकिन तक सीमित नहीं, सहज व्यवहार पीढ़ी के तंत्र, operant और शास्त्रीय कंडीशनिंग, पैटर्न मान्यता, रंग दृष्टि या पाठ्यक्रम नियंत्रण .