Оперантное обучения дрозофилы на метр крутящего момента

Summary

Измерение крутящего момента рыскания привязных дрозофилы с крутящим моментом метр позволяет невролог изысканный контролю стимула ситуации экспериментальных животных. Вместе с уникальной генетической инструментов, доступных в плодовой мушки, эта парадигма используется для широкого спектра нейробиологических исследований.

Abstract

Для экспериментов на метр крутящего момента, мух хранятся на стандартной среде летать на 25 ° С и влажности 60% с 12hr light/12hr темно режима. Стандартизированного режима разведения обеспечивает надлежащее личиночной плотности и возраста из когорт. Холодный наркозом мухи склеиваются с головы и грудной клетки, чтобы треугольный крюк день до эксперимента. В приложении к крутящий момент метра через зажим, предназначенный маневры мухи полета измеряется как угловой момент вокруг вертикальной оси тела. Летать находится в центре цилиндрической панорамы для достижения стационарного полета. Аналого-цифровой преобразователь карты отправляет сигнал рыскания крутящий момент в компьютер, который хранит след для последующего анализа. Компьютер также контролирует различные раздражители, которые могут быть взяты под контроль мухи, закрыв обратную связь между этими стимулами и следа рыскания крутящего момента. Наказание достигается путем применения тепла из регулируемых инфракрасного лазера.

Protocol

Fly среда

Состав летать пищи имеет решающее значение для обучения (Guo и др., 1996.):

• Вода 1000 мл
• Кукурузной муки 180 г
• Соя 10 г
• Дрожжи 18,5 г
• Агар 7,5 г
• Патока 40 г
• Сироп (сахарной свеклы) 40 г
• Нипагин 2,5 г

Каждый флакон снабжен прикосновение свежей, живой пасты дрожжей и кусочек фильтровальной бумаги, чтобы обеспечить дополнительную поверхность для мух и куколок.

Fly разведения и проведения

Следующая процедура проводится каждый день, что приводит к точно поставил животных, выращенных при соответствующей плотности. Все вновь ecclosed мух с момента последней процедуры в предыдущий день собираются для размножения и экспериментов. Старейших флаконах без каких-либо оставшейся жизни куколки, отбрасываются. Четыре дня старой мухи добавляются свежие флакон для откладывания яиц за одну ночь. Плотность самок должно быть около 20 для каждого флакона, с поправкой на размер флакона и напряжение используется. Идеальная плотность это тот, который достаточно высок для летают средних жидкое состояние во время личиночной стадии и достаточно низко, так, что все личинки pupated до первого ecclose мух. Откладки яиц мух от предыдущего дня, удаляются и удаляются.

Fly подготовки

Мухи держатся на стандартных фуражное зерно / патоки среду, как описано выше при 25 ° С и влажности 60% с 12hr light/12hr темно режима. После краткого иммобилизации 24-48 часов старых пролетает холодной анестезии, мух приклеены (суперклей УФ стекла клей, 505127A, Pacer технологии, Кукамонга, Ca., США) с головы и грудной клетки, чтобы треугольник-образных медных трубки (диаметром 0,05 мм ) за день до эксперимента. Животные затем держали индивидуально на ночь в небольшой влажной камерах, содержащих несколько крупинок сахара.

Аппарат

Основным устройством настройки является крутящий момент компенсатора (крутящий момент метр) (Гетц, 1964). Он измеряет момент импульса мухи вокруг своей вертикальной оси тела, вызванного предполагаемых маневрах полета. Летать, приклеены к крючок, как описано выше, прикрепляется к крутящий момент метра через зажим для выполнения полета в стационарном центре цилиндрической панорамы (арены, диаметр 58 мм), который является однородно освещенной сзади. Источник света 100Вт, 12В вольфрамо-йод лампочки. Для зеленого и синего освещения арены, свет проходит через монохроматический широкая полоса Kodak Wratten фильтры желатин (# 47 и # 99, соответственно). Фильтры могут быть заменены быстро соленоида в течение 0,1 с. Кроме того, арена освещается "дневного света", пропустив его через сине-зеленый фильтр (Роско "surfblue" № 5433), или без фильтра вообще. Спектр пропускания Rosco сине-зеленый фильтр, используемый в данном исследовании, эквивалентной BG18 фильтр (Шотт, Майнц) и представляет собой промежуточное между Kodak синий и зеленый фильтры (Brembs и Хемпель де Ибарра, 2006; Лиу и др. ., 1999). Арене может поворачиваться вокруг лету с помощью управляемых компьютером электромотор. В такой «полет-симулятор" ситуацию, угловая скорость арене пропорциональна, но направлено против рыскания момент мухи (коэффициент связи K =- 11 ° / с • 10-10 нм). Это позволяет летать по стабилизации панорамы и контролировать его угловой ориентации. Этот виртуальный "направление полета" (т. е. арене позиции) записывается непрерывно с помощью круговых потенциометров (Novotechnik, A4102a306). Аналог карты цифрового преобразователя (PCL812; Advantech Co) каналы позиции арене и рыскания сигнала крутящего момента в компьютер, который хранит следы (частота дискретизации 20 Гц) для последующего анализа. Наказание достигается путем применения тепла из регулируемых инфракрасного лазера (825 нм, 150 мВт), режиссер сзади и выше на голову мухи и грудной клетки. Лазерный луч импульсного (около 200 мс ширина импульса при ~ 4 Гц) и его интенсивность снижается, чтобы обеспечить выживание летать.

Эксперименты

План обучения

Для традиционной модели обучения, эксперимент (укроп и Гейзенберг, 1995; укроп и др., 1993, 1995;. Лю и др., 2006;. Лю и др., 1998;. Лю и др., 1999;. Вольф и Гейзенберг, 1991) , четыре черных, Т-образные модели переменного ориентации (то есть, двух вертикальных и двух перевернутой) являются равномерно расположенных на арене стен (шаблон ширина ψ = 40 °, высота θ = 40 °, ширина баров = 14 °, как видно с позиции лету). Компьютерная программа делит 360 ° арене в 4 виртуальных 90 квадрантах °, центры которых обозначаются узоры. Мух контроля углового положения модели с ее рыскания момент (ситуация имитатор полета). Во время обучения, тепло наказания производится смежных с появлением одного из картины ориентации в лобной поля зрения. Усиление каждого шаблонавсегда выравнивается внутри групп. Во время теста, тепло постоянно выключен, и узор предпочтение мухи зарегистрированы.

Цвет обучения

Цвет обучения осуществляется, как описано выше (Brembs и Гейзенберг, 2000; Brembs и Хемпель де Ибарра, 2006; Brembs и Винер, 2006; Вольф и Гейзенберг, 1997). Арена делится на четыре виртуальных 90 квадрантах °, центры которых обозначаются четыре одинаковых вертикальных полос (ширина ψ = 14 °, высота θ = 40 °). Муха контроля углового положения четырех одинаковых полос с его крутящий момент рыскания, как описано для Т-образной модели выше. Цвет подсветки целом арене меняется, когда один из виртуальных границ квадранта проходит точку перед летать. Во время обучения, тепло наказания производится в зависимость от одного из двух цветов. Во время тестирования, тепло постоянно выключен, и цвет предпочтение мухи зарегистрированы. Конечно, цвета могут быть объединены с узорами для соединения кондиционирования (Brembs и Гейзенберг, 2001).

Yaw крутящий момент обучения

Yaw крутящий момент обучение осуществляется как описано ранее (Brembs и Гейзенберг, 2000; Гейзенберга и Вольф, 1993). Спонтанного момента рыскания мухи диапазон делится на "левых" и "право" домена, примерно соответствующей левой или правой повороты. Есть не узоры на арене стен. За время обучения, тепло применяется всякий раз, когда крутящий момент рыскания мухи находится в одном домене и отключается, когда крутящий момент переходит в другую. В этапов испытания, тепло постоянно выключен, и выбор мухи рыскания области крутящий момент записывается.

Композитный обучения

Композитный обучения является расширение обучения крутящий момент рыскания, как описано выше (Brembs и Гейзенберг, 2000). В основном, отклонение от курса обучения крутящего момента и цвет обучения объединены в эксперименте с эквивалентными оперантного (рыскания крутящего момента) и классических (цветов) предикторов. Во время обучения летать нагревается, когда крутящий момент рыскания мухи проходит в область связана с наказанием. Всякий раз, когда летают переключатели области рыскания крутящего момента, а не только температуры, но и ареной окраска изменилась (от зеленого до синего или наоборот). Таким образом, отклонение от курса домена крутящего момента и цвет служить предикторами эквивалент тепла. В этапов испытания, тепло постоянно выключен, и единственный выбор мухи рыскания крутящего момента домены / цвета записывается.

Обсуждение

Это экспериментальная установка сочетает в себе превосходный контроль над экспериментальных условиях с передовой генетической модель организма. Использование процедур, описанных в данной презентации, молекулярной и нейробиологических основ различных поведенческих черт могут быть исследованы, в том числе, но не ограничиваясь, механизмов спонтанного зарождения поведения, оперантного и классического обусловливания, распознавание образов, цветовое зрение или курс управления .

Discussion

Это экспериментальная установка сочетает в себе превосходный контроль над экспериментальных условиях с передовой генетической модель организма. Использование процедур, описанных в данной презентации, молекулярной и нейробиологических основ различных поведенческих черт могут быть исследованы, в том числе, но не ограничиваясь, механизмов спонтанного зарождения поведения, оперантного и классического обусловливания, распознавание образов, цветовое зрение или курс управления .