قياس "مستويات ممارسة" في المورفولوجية melanogaster تدوير ممارسة القياس الكمي النظام (ريكس) باستخدام

Genetics

Your institution must subscribe to JoVE's Genetics section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Summary

يمكن أن يستحث التناوب ممارسة القياس الكمي النظام (ريكس) ممارسة في melanogaster المورفولوجية من خلال التناوب أثناء قياس مقدار نشاط يقوم به الحيوانات في وقت واحد. هنا، يقدم تفاصيل عن كيفية قياس مستويات النشاط الحيوانات تعاني من العلاجات ممارسة التناوب REQS. باستخدام بروتوكول نقطة بنقطة

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations | Reprints and Permissions

Watanabe, L. P., Riddle, N. C. Measuring Exercise Levels in Drosophila melanogaster Using the Rotating Exercise Quantification System (REQS). J. Vis. Exp. (135), e57751, doi:10.3791/57751 (2018).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Melanogaster المورفولوجية كائن نموذج جديد للدراسات في ممارسة علم الأحياء. وقد وصفت حتى الآن اثنين من أنظمة ممارسة الرئيسي، برج الطاقة وتريادوهيل. ومع ذلك، تفتقر إلى أسلوب لقياس كمية إضافية نشاط الحيوان المستحث من خلال ممارسة المعاملة. يملأ التناوب ممارسة القياس الكمي النظام (ريكس) هذه الحاجة، توفير قدر من النشاط الحيوانية للحيوانات التي تعاني من ممارسة التناوب. تفاصيل كيفية استخدام ريكس في تقييم نشاط الحيوان أثناء ممارسة التناوب هذا البروتوكول ويوضح نوع البيانات التي يمكن إنشاؤها. هنا، علينا أن نظهر كيف ريكس يستخدم لقياس الاختلافات الخاصة بالجنس والسلالة في ممارسة الناجم عن النشاط. أيضا يمكن ريقس لتقييم أثر مختلف البارامترات التجريبية الأخرى مثل حجم السن أو النظام الغذائي أو السكان على ممارسة الناجم عن النشاط. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدامه لمقارنة فعالية التدريب ممارسة مختلف البروتوكولات. الأهم من ذلك، فإنه يوفر فرصة لتوحيد ممارسة العلاجات بين السلالات، السماح للباحث تحقيق كميات متساوية من النشاط بين المجموعات إذا لزم الأمر. وهكذا، ريكس مورد جديد ملحوظ لعلماء الأحياء ممارسة العمل مع النظام النموذجي المورفولوجية ويكمل نظم الممارسة القائمة.

Introduction

في الآونة الأخيرة، بدأ الباحثين باستخدام ذبابة الفاكهة melanogaster المورفولوجية لدراسة البيولوجيا ممارسة. وقد ميلانوجاستير دال- نظام نموذج الوراثي لسنوات ما يزيد على 1001،2. ومع ذلك، البحوث المورفولوجية مساهمة علم الوراثة ليس فقط، بل أيضا مجموعة متنوعة من التخصصات الأخرى بما في ذلك علم الأحياء السلوكية، بيولوجيا الأعصاب وعلم وظائف الأعضاء3. في عام 2009، برج الطاقة، كان أول آلة ممارسة المورفولوجية ل وصف4. برج الطاقة يستفيد من الاستجابة السلبية جيوتاكسيس الحيوانات. عندما تضطرب، تميل المورفولوجية للانتقال إلى الجزء العلوي من هذه الضميمة. هذه الاستجابة بشكل جيد وهو أساس مقايسة شعبية "خاتم" ("جيوتاكسيس السلبية تكرارية السريع"5) التي تستخدم لتقدير قدرة التسلق و/أو اللياقة البدنية في المورفولوجية. برج الطاقة يستخدم ذراع ميكانيكية متصلة بوحدة موتور مرارا وتكرارا رفع مجموعة من الحيوانات داخل حاويات واسطة عدة بوصات وإسقاط لهم العودة إلى الأرض للحث على الاستجابة السلبية جيوتاكسيس (تينكيرهيس et al. عام 20126 تقديم فيديو التي توضح استخدام برج الطاقة). العلاج المطول على برج الطاقة وبالتالي يزيد من مقدار النشاط البدني (تشغيل أو ترفع) الحيوانات إجراء مقارنة لمراقبة علاج الحيوانات وعلى مر الزمن يؤدي إلى تحسين الأداء في التحليل الدائري للياقة البدنية4. وهكذا، أظهر هذا العمل جدوى استخدام المورفولوجية كنموذج لممارسة علم الأحياء.

توسيع مرجع الأدوات المتاحة لممارسة المورفولوجية للبحث، في عام 2016، منديز والزملاء ووصف جهاز ثاني ممارسة المورفولوجية، تريادوهيل7. مماثلة إلى برج الطاقة، يستغل تريدوهيل رد جيوتاكسيس السلبية المورفولوجية. ومع ذلك، فعل هذا الرد بالتناوب المستمر لحظائر الحيوانات، بدلاً من رفع وإفلاتها كما هو الحال في برج الطاقة. هذا أسلوب الحث هو الطف ويسمح لنظام ممارسة المنحى التحمل أكثر أن يتجنب أي الصدمات الجسدية التي قد تحدث أثناء عملية في برج الطاقة (انظر Katzenberger، R. J. et al. عام 20138 للأثر تكرار المادية الصدمات النفسية في الصحة المورفولوجية). مماثلة إلى برج الطاقة4، ممارسة معاملة الحيوانات في تريدوهيل يؤدي إلى مجموعة متنوعة من الاستجابات الفسيولوجية، بما في ذلك التغييرات في اللياقة البدنية، ومستويات الدهون الثلاثية، و وزن الجسم7. وهكذا، تتوفر طرق مكملة اثنين لعلماء الأحياء المورفولوجية دراسة ممارسة.

واحد الحد من برج الطاقة وتريدوهيل هو عدم القدرة على قياس كمية النشاط الناجم عن ممارسة العلاج. أظهر تحليل تسجيلات الفيديو المأخوذة من تريدوهيل أن هناك اختلافات كبيرة بين سلالات المورفولوجية المختلفة في كيفية الاستجابة ل العلاج ممارسة7. على وجه التحديد، درس السلالات تختلف في مدى حفز النشاط الإضافي المنجز الحيوانات عند7. وهذه الملاحظة حدا بنا إلى وضع نظام ممارسة ثالثة، التناوب ممارسة القياس الكمي النظام (ريكس)، الذي يسمح لنا بقياس مستويات النشاط الحيواني أثناء ممارسة المستحثة بالتناوب9. ويستخدم ريقس نشاطا تجارياً متاحة رصد وحدة مثبت على ذراع الدورية لتحفيز عملية من خلال التناوب كما هو الحال تريادوهيل. العمل الأولى مع ريكس يؤكد أن سلالات المورفولوجية مختلفة وراثيا – ويمكن أن يكون للجنسين-استجابات مختلفة اختلافاً كبيرا لحفز التناوب وبالتالي مقدار ممارسة فعل غير متطابقة بين الأنماط الجينية المختلفة9 . وهكذا، ريقس الآن تمكن علماء الأحياء المورفولوجية لقياس مقدار ممارسة الناجمة عن العلاج، وفتح مجموعة متنوعة من مجالات بحوث جديدة في مجال ممارسة.

هنا نحن تصف بالتفصيل كيفية استخدام ريكس التقدير الكمي لممارسة التناوب. في نفس الوقت تدابير مستويات نشاط الحيوانات يعالجون ريكس والحث على ممارسة التناوب. ريكس قادرة على استيعاب مجموعة متنوعة من برامج التدريب، وتتراوح من بسيطة ح 2 يمكن تعديل نظام ممارسة مستمرة يدل هنا على أساليب التدريب الفاصل الزمني أكثر تعقيداً كما وصفها منديز والزملاء7، وتحفيز عبر سرعة دوران (بين حوالي 1-13 تناوب كل دقيقة). اعتماداً على وحدة مراقبة النشاط المستخدمة لإنتاج ريقس، هذا الأسلوب قابلة للتكيف لتحليل الذباب مفردة أو مجموعات سكانية كبيرة من الحيوانات. نظراً لهذا التنوع، ويوفر ريكس المورفولوجية الباحثين مع مجموعة واسعة من الفرص للدراسة، على سبيل المثال، ممارسة مختلف النظم، وتدخلات النظام الغذائي، أو أثر الكثافة السكانية.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

ريقس يتكون من وحدة "مراقبة نشاط المورفولوجية" (لمصدر المعلومات، الرجاء مراجعة الجدول للمواد) التي شنت على ذراع الدورية التي يتم التحكم بواسطة وحدة محرك (الشكل 1). مراقبة نشاط يحدد عدد المرات في فترة زمنية معينة تعطل مجموعة أشعة الليزر تشريح منتصف الأنبوب المقايسة. للحصول على رسومات تفصيلية ووصف متعمق، انظر بنا المنشور السابق9. بينما يستخدم لدينا نظام الوحدة LAM25H، يمكن تعديل ريكس لاستيعاب وحدات "مراقبة نشاط المورفولوجية" الأخرى كذلك.

1-اختبار الإعداد ريكس

  1. اختبار التحميل في أنابيب زجاجية العينة عن طريق الذباب أنيسثيتيزينج الحيوانات مع CO2 أو الأخرى الأسلوب الذي تم اختياره لمعالجة ونقلها إلى أنابيب فارغة، ووضع سقف للأنابيب.
  2. إدراج أنابيب زجاجية توج العينة في فتحات وحدة رصد النشاط. تأمين الأنابيب باستخدام المطاط سين بين عصابات (قياس 17-18) و/أو الأربطة المطاطية على كلا الجانبين للوحدة التأكد من الأنابيب لا تتحرك أثناء دوران:
    1. زلة واحدة الدائري على أنبوب العينة وموقف الدائري القرب من نقطة الوسط للأنبوب. إدراج أنبوب العينة في فتحه لمراقبة النشاط من الجبهة وأنها مركز.
    2. حرك يا الدائري حسب الحاجة وضمان أنه حالما يتم توسيط أنبوب العينة، هو انزلق يا الدائري قريبة من وحدة رصد النشاط قدر الإمكان. إصلاح أنبوب العينة في مكان بالانزلاق الدائري ثاني عبر أنبوب الزجاج من الخلف، تتحرك مرة أخرى يا الدائري قريبة من وحدة رصد النشاط قدر الإمكان.
  3. بدء تناوب ريكس بالتقليب والتبديل على الجزء الأمامي الوحدة السلطة. ضبط سرعة الدوران مع الطلب على الجزء الأمامي الوحدة بالسرعة المرجوة (4 في الدقيقة (تناوب كل دقيقة) في هذا المثال).
    ملاحظة: تم اختيار سرعة الدوران في هذا المثال بحيث تتطابق مع دراسة تم نشرها في السابق وهو7. كما سيؤدي إلى سرعات دوران مختلفة في مستويات مختلفة من النشاط الحيوان، عند الشروع في دراسة جديدة، قد يلزم الأمثل لسرعة الدوران لإعداد تجريبية محددة (النمط الوراثي، وطول ممارسة بوت، إلخ.).
    ملاحظة: من المهم التأكد من أن الأنابيب متوضعة بشكل صحيح حتى أن أنهم لا اسحب على طول الجزء السفلي من وحدة ريكس خلال التناوب.
  4. اختبار الاتصال بنظام لجمع البيانات قدمتها فتح البرنامج DAMSystem308 وضمان بقاء الاتصال الضوء الأخضر لتناوب عدة مع وحدة "مراقبة نشاط المورفولوجية". وسيبدأ البرنامج بيانات التسجيل إلى ملف نصي "مونيتوركس" (س يجري عدد وحدة إذا كان يتم استخدام أجهزة عرض متعددة) فورا عند بدء. تسجيل التردد يمكن تعديلها في علامة التبويب "تفضيلات"؛ ونسجل عادة في فترات مدة 5 دقائق.
  5. التحقيق في الملف النصي الذي تم إنشاؤه بواسطة برنامج DAMSystem308 التأكد من أن اتصال البيانات تعمل بشكل صحيح. مشاكل في الاتصال يؤدي القواطع، النقاط الزمنية حيث يتم تسجيل النشاط 0 لجميع المناصب في ريكس (انظر نتائج الممثل و الجدول 2). في حالة حدوث القواطع، ضبط اتصالات البيانات المؤدية إلى مقبس الهاتف الدورية، كما خلال التناوب، يمكن أن يصبح هذا الصدد فضفاضة أو الملتوية. ونجد أن استقرار الاتصال مع الشريط يساعد على منع حدوث هذه المشكلة.

2-إعداد الحيوانات

ملاحظة: جميع الحيوانات التي أثيرت واختبارها تحت الظروف القياسية في حاضنة (25 درجة مئوية، رطوبة 60-70%، ح 12 دورة الضوء/الظلام) في وسائل الإعلام الدبس/دقيق الذرة10.

  1. أسبوعين قبل التجربة المزمعة، إعداد قنينة مع الكثافة الحيوانية التي تسيطر عليها لجمع الذباب التجريبية من؛ نحن عادة إعداد قنينة مع 7 من الذكور و 10 من الإناث. مع أسهم صحية، من قنينة واحدة، يمكن جمع حوالي 15 العذراء الذكور والإناث 15 أكثر من يوم 4 الفترة الزمنية. ضبط عدد القنينات التي أنشئت على أساس عدد الحيوانات اللازمة للتحليل؛ مقايسة نموذجية في المختبر يضم 10 مجموعات من 10 البكر من الذكور والإناث في النمط الوراثي (100 من الذكور والإناث 100).
    ملاحظة: يمكن استخدام الذباب غير فرجن اعتماداً على مسألة تجريبية محددة. إذا كان إجراء تجارب طويلة الأجل مع الحيوانات غير العذراء، قد تتداخل اليرقات الزحف مع رصد النشاط دقيقة.
  2. إزالة الذباب الأصل بعد إعداد القنينات أسبوع واحد.
  3. ابتداء من اليوم العاشر بعد إعداد القنينات، جمع الذباب العذراء من القنينات وتخزينها في فصل حسب الجنس.
  4. جمع الحيوانات كافية للتجربة والعمر لهم حسب الحاجة، 3 أيام في هذا المثال.
    ملاحظة: نحن عادة تخدير الحيوانات مع CO2 للمناولة. CO2 من المعروف أن تؤثر على مستويات النشاط الحيواني لفترات طويلة من الوقت بعد العلاج (انظر على سبيل المثال، بارثولوميو et al. عام 201511). إذا كان تأثير2 CO يتداخل مع المخطط فحوصات المتلقين للمعلومات أو التحليلات، استخدام طريقة تخدير مختلفة مثل أنيسثيتيزيشن الجليد.

3-جمع البيانات مع ريكس

  1. تخدير الحيوانات التي ستستخدم لدراسة ممارسة القياس الكمي مع CO2 أو أسلوب التخدير آخر. تقسيمها إلى مجموعات حسب الحاجة وتحميل مجموعات الحيوانات في أنابيب زجاجية فارغة لمراقبة النشاط؛ في هذا المثال، يتم الحيوانات 10 من نفس العمر تحميل كل أنبوب الزجاج، مع replicates 10 لكل نوع من أنواع الحيوانات (الجنس/النمط الوراثي). تأكد من ملاحظة نوع الحيوان الذي يتم تحميله في كل أنبوبة.
    ملاحظة: لتجارب أطول، يمكن تضمين الغذاء في أنابيب العينة. وفي هذه الحالة، من الضروري أن المواد الغذائية آمنة ولا تصبح فكها أثناء التناوب.
  2. تحميل أنابيب المقايسة الزجاج في وحدة ريكس وأمن لهم مع المطاط سين بين عصابات. إذا كان يعمل مع أكثر من الجنس/النمط الوراثي، باستخدام تصميم كتلة عشوائية أو العشوائية لوضع الحيوانات في ريكس سيقضي على أي آثار محتملة في موقف. يمكن أن تحققه التعشيه وتعيين كل قنينة رقم عشوائي، على سبيل المثال من مولد رقم عشوائي (مثلاً، https://www.randomizer.org/) المستندة إلى ويب أو في جدول بيانات ثم يأمر قنينات استناداً إلى عدد عشوائي.
  3. ضع ريكس إلى حاضنة لضمان درجة حرارة ثابتة، والرطوبة، والضوء الظروف. تأكد من أن كبلات الطاقة والبيانات موصولة بشكل صحيح.
  4. السماح للحيوانات للتعافي من التخدير والتأقلم مع البيئة الجديدة ح 1.
  5. تبدأ هذه التجربة قبل الشروع في تناوب ريكس بالسرعة المرجوة.
    ملاحظة: خيار آخر أولاً جمع بيانات النشاط الأساس من الحيوانات قبل البدء بالتناوب، متبوعاً بتسجيل مستويات النشاط في الاستجابة للتحفيز التناوب.
  6. الشروع في جمع البيانات عن طريق فتح البرنامج DAMsystem308 (ببساطة فتح عملية جمع البيانات بتهيئة البرمجيات). تتم كتابة البيانات إلى ملف نصي عند تعيين الفاصل الزمني (هنا، 5 دقائق)؛ إذا لزم الأمر، تغيير إعدادات الفاصل الزمني في علامة التبويب "تفضيلات" (راجع الخطوة 1، 4).
  7. للتأكد من أن البيانات يتم نقلها بنجاح إلى الكمبيوتر، افتح الملف النصي الذي تم إنشاؤه بواسطة برنامج DAMsystem308 بعد أن مرت فترات زمنية واحدة أو اثنين والتأكد من أن البيانات هي يتم كتابة إلى الملف. قم بإغلاق وإعادة فتح هذا الملف لمشاهدة البيانات من أي نقاط زمنية إضافية. جمع البيانات عن المبلغ المطلوب للوقت؛ في هذا المثال، ح 2.
    ملاحظة: لا تفتح الحاضنة خلال فترة الفحص، كما الحيوانات حساسة للغاية لأي اضطرابات، والمرجح أن يستجيب مع زيادة النشاط.
  8. في نهاية المقايسة ممارسة، إنهاء جمع البيانات عن طريق إغلاق البرنامج DAMsystem308، ثم إيقاف تشغيل في REQS. إزالة الحيوانات من أنابيب زجاجية المقايسة وتنظيف الأنابيب. يمكن نقل الحيوانات مرة أخرى إلى قارورة الغذاء إذا تكررت ويلزم اتخاذ تدابير في مختلف الإعمار.
    ملاحظة: إذا تحدث الوفيات خلال فترة نظام ممارسة، فإنه ينبغي تسجيل، كما يمكن أن يؤثر وجود الذباب الميت تهم النشاط. في تجربتنا مع ال12،خطوط الطيران DGRP213، ممارسة لفة في الدقيقة 4 ح 2 لم تسفر عن أي حالة وفاة، ولكن أضعف السلالات قد تستجيب بشكل مختلف.

4. تحليل البيانات

  1. افتح ملف.txt المسمى "Monitor1" التي تنتجها البرمجيات DAMSystem308.
  2. التحقق من ملف البيانات لأي مشاكل قد حدثت أثناء الحصول على البيانات (النقاط الزمنية الفائتة، إلخ؛ الجدول 1). إذا لزم الأمر، فرض رقابة على الملف عن طريق إزالة نقاط البيانات في بداية ونهاية التسجيل.
  3. استخدام البرمجيات الإحصائية من اختيارك (مثل البحث والتطوير)، تحليل البيانات التي تم جمعها. إنشاء إحصائيات وصفية، والقيام بتحليل التباين (ANOVA) للتحقيق في آثار مثل الجنس والوراثي، إذا كان يتم عادة توزيع البيانات. إذا لم يتم توزيع البيانات عادة، استخدام أساليب غير حدودي، مثل اختبارات كروسكال-واليس، للمقارنة بين المجموعات. تحليلات محددة مطلوب سيتوقف على مسألة علمية محددة والتصميم التجريبي.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

الإخراج من تشغيل فردية مع ريكس هو جدول بيانات التي تنتجها البرمجيات DAMSystem308، الذي سوف يكون المسمى "Monitor1.txt" بشكل افتراضي (لأنظر مثال تكميلية ملف 1). ويرد في الجدول 1مقتطف من هذا جدول. كل عمود يحتوي على البيانات من أنبوب فحص فردية، في حين تحتوي الصفوف على النشاط الذي يقاس في كل الفترة الزمنية من بداية التجربة (أعلى) إلى النهاية (أسفل). وينبغي رصد نقاط البيانات الثلاثة الأولى في حالة ما إذا هناك القواطع البيانات (مثل تلك المشاهدة في الجدول 2)، الذي يجب تعديل حالة الكبل.

ويبين الشكل 2 النتائج من تجربة مقارنة أربعة خطوط المورفولوجية متميزة وراثيا (DGRP2 خطوط 371 و 703، 810، و 89712،13). لكل سطر من الأسطر الأربعة، عشر تكرار القياسات من مجموعات من الذباب العذراء عشرة من كلا الجنسين وقد جمعت كالموضحة في قسم البروتوكول. من ملف الإخراج من البرمجيات DAMSystem308، حسبت "نشاط متوسط كل 5 دقائق كل 10 الذباب" بمتوسط التدابير النشاط عبر فترة زمنية 2 ساعة كاملة. وهكذا تنتج هذا المتوسط من كل عمود مقياس واحد لكل دائرة المقايسة. ويرد الجدول الموجز استناداً إلى الشكل 2 في الجدول 3.

تم تحليل البيانات المقدمة في الجدول 3 من ANOVA، اختبار للآثار للنمط الوراثي، والجنس، والتفاعل بين الجنس والتركيب الوراثي. كما كان من النمط الوراثي فقط الأثر كبير (ف < 2 x 10-16)، تم الجمع بين الجنسين في الرسم البياني هو مبين في الشكل 2. ANOVA الكشف عن تأثير قوي من النمط الوراثي، وواضح في الرسم البياني. مستويات النشاط يعني ممارسة بين جميع الأنماط الوراثية الأربعة تختلف اختلافاً كبيرا عن بعضها البعض (ف < 0.05؛ HSD توكي 's)، وهكذا، ويبين الشكل 2 كيف يمكن استخدام ريكس الكشف عن أثر للنمط الوراثي على مستويات ممارسة النشاط.

Figure 1
رقم 1: REQS. يظهر في هذه الصورة ريكس يستخدم في هذا الإجراء. وحدة مراقبة النشاط (A) تدور حول محورها الأفقي مدفوعا بذراع الدورية (ب). سرعة دوران قابل للتعديل عن طريق الاتصال هاتفي (ج)، وتشغيل الجهاز يسيطر تشغيل/إيقاف تشغيل تبديل (د). اقحم (ه) يوضح الصورة عن قرب لاتصال البيانات بين وحدة رصد النشاط ومقبس الهاتف الدورية. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 2
رقم 2: مقارنة لممارسة النشاط كما تقاس ريكس في أربع سلالات دجرب مختلفة- س: النمط الوراثي الحيواني. المحور الصادي: قياس النشاط الحيواني كمعابر شعاع كل الحيوانات 10 كل 5 دقائق. ج: DGRP2 خط 897؛ ب: DGRP2 خط 810؛ C: خط DGRP2 703؛ D: خط DGRP2 371. الرسم البياني الموضح هنا يجمع البيانات من الذكور والإناث، كما لم يكن هناك الجنس كبيرة أثر لهذه الأسطر المحددة (ANOVA؛ p = 0.557). ومع ذلك، هناك تأثير قوي التركيب وراثي (ANOVA؛ ف < 2 x 10-16)، وجميع المقارنات الفردية بين الأنماط الجينية الأربعة هامة للغاية (في توكي HSD؛ ف < 0.05). الماس الأسود: يعني الوراثي؛ الخط الأسود: +/--SD واحد (الانحراف المعياري). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

الوقت Activity(1) Activity(2) Activity(3) Activity(4) Activity(5)
12:25 21 86 48 32 76
12:30 31 55 58 74 119
12:35 27 45 47 80 125
12:40 28 55 34 83 91
12:45 36 56 45 67 103

الجدول 1: إخراج المثال بيانات دقيقة من برنامج DAMSystem308- يمثل كل عمود "Activity(#)" قنينة واحدة من الذباب 10، مع نشاط مسجل على فترات مدة 5 دقائق.

الوقت Activity(1) Activity(2) Activity(3) Activity(4) Activity(5) خطأ؟
12:00 0 0 0 0 0 نعم
12:05 98 1 36 0 8 لا
12:10 0 0 0 0 0 نعم
12:15 88 24 44 1 9 لا
12:20 0 0 0 0 0 نعم
12:25 106 51 41 0 15 لا

الجدول 2: إخراج المثال البيانات الخاطئة مع فقدان الحزمة من برنامج DamSystem308- يمثل كل عمود قنينة واحدة من الذباب 10، مع نشاط مسجل على فترات مدة 5 دقائق. الصفوف 12:00، 12:10، و 12:20 إظهار "0" نشاط التسجيلات عبر كافة الأعمدة، مما يشير إلى وجود مشكلة مع اتصال البيانات (خطأ؟ "نعم" في العمود الأخير).

الجدول 3: نموذج البيانات المستخدمة لإنشاء الرقم 2. اضغط هنا لتحميل هذا الملف.

ملف إضافي 1: ملف الإخراج غير المجهزة كما تنتجها البرمجيات DAMSystem308. العمود 1 يسجل رقم النقطة الزمنية. العمود 2 سجلات تاريخ التجربة، والعمود 3 سجلات الوقت يتم تسجيل كل نقطة في الوقت. لا تستخدم الأعمدة 4-10، وتمثل الأعمدة 11-42 التسجيلات من فتحات 32 لمراقبة النشاط. اضغط هنا لتحميل هذا الملف.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

كما توضح نتائج تمثيلية، قادر ريكس دقة قياس النشاط لممارسة المورفولوجية. ريكس مرونة ويسمح للباحثين لمعالجة مجموعة متنوعة من أسئلة بحثية تتصل بممارسة علم الأحياء أو ممارسة التدخلات. هناك اثنين من الخطوات الحاسمة في البروتوكول لتسليط الضوء على. أولاً، من الضروري اختبار برنامج إعداد ريكس للتأكد من أن نقل البيانات من ريكس DAMSystem308 يعمل بشكل صحيح. إذا لم يكن إعداد بشكل صحيح، يمكن أن تصبح متشابكة كبل البيانات أثناء الدوران، وأحيانا تعطل الاتصال بين ريقس و DAMSystem308 في الاتصال الدورية بسبب البلى والتمزق (على الرغم من، مع استخدام شبه يومية ريقس، وكان علينا أن استبدال الرابط مرة في العامين الماضيين). فمن الحكمة أن تبقى قطع الغيار من ناحية. ثانيا، اتساق المعايير البيئية أمر ضروري لنجاح هذه التجارب. المورفولوجية حساسة جداً للضوضاء أو الاهتزازات، وهكذا، فمن المهم أن التجربة عدم تعكير أثناء جمع البيانات. وهكذا، ومن الناحية المثالية، تجارب يتم تشغيلها في حاضنة مخصصة التي يتم الوصول إليها من خلال تشغيل تجريبي. الانتباه إلى هذه الخطوات الحاسمة اثنين سيضمن أن يتم جمع بيانات عالية الجودة من REQS.

بينما ندلل هنا كيف يمكن استخدام ريكس قياس نشاط الحيوان أثناء علاج ممارسة مستمرة 2 ساعة من مجموعات من الحيوانات، ريكس مرنة في هذا الوقت وكثافة التدريبات يمكن تعديلها لمجموعة متنوعة من العلاجات ممارسة. وباﻹضافة إلى ذلك، اعتماداً على وحدة مراقبة نشاط المستخدم، يمكن تعديلها لقياس النشاط من الذباب واحد أو أعدادا كبيرة جداً من الحيوانات. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدامها في ريكس لاختبار تصميم والأمثل لنظم ممارسة. ويمكن استخدامه أيضا لقياس آثار متغيرات إضافية مثل الوقت من اليوم أو سن الحيوان، والنظام الغذائي، وحجم السكان أو العلاج من تعاطي المخدرات في الردود النشاط وممارسة المستحثة. اعتماداً على الإعداد التجريبية الدقيقة، أي طول ممارسة النظام والتوقيت، يمكن استخدامها في ريقس أيضا للتدخل في أنماط النوم الطبيعية المورفولوجية. وتوضح هذه الأمثلة الطبيعة المتعددة الجوانب ريكس وبعض الاستخدامات المحتملة في البحوث المورفولوجية. المجتمعات الأخرى في أبحاث الحيوانات الصغيرة قد تكون مهتمة أيضا في تكييف ريقس لتحقيق أغراضها، وبالتالي توسيع الأداة المساعدة هذه الأداة الجديدة.

حاليا، هو القيد واحد من ريكس عدد محدود من العينات التي يمكن معالجتها في وقت معين، الذي تمليه المراقبين النشاط المستخدمة، والاعتداء كحد أقصى من 32 عينات. تطوير نسخة إنتاجية أعلى من ريكس بينما استخدام وحدات ريكس متعددة من الممكن، للسماح ريكس ستستخدم للشاشات الوراثية على نطاق واسع أو تطبيقات مماثلة، سيكون أمرا مثاليا.

نظراً لقدرتها على قياس مستويات النشاط التي يتسبب فيها بطريقة مماثلة تريدوهيل، يمكن استخدامها في ريكس في تركيبة مع تريدوهيل، الذي يسمح لإنتاجية أعلى إلى حد ما (48 عينات يمكن معالجتها في وقت واحد). يمكن أن يكون الأمثل البروتوكولات ممارسة استخدام ريكس وثم تنفيذها على تريدوهيل لمزيد من الدراسات. وهكذا، تريدوهيل وريكس يمكن استخدامها التكميلية حسب الحاجة لتصاميم الدراسة المحددة.

ريكس خطوة هامة إلى الأمام في البحث ممارسة المورفولوجية كما أنها تسمح للتقدير الكمي لنشاط المستحث. وجود جهاز التي يمكن أن تحدث في نفس الوقت ممارسة والتدبير كان هذه العملية تحتاج إلى ممارسة واضحة في المورفولوجية الحقل، كما وضعت مجموعة ألمانية من العلماء بشكل مستقل جهاز مماثل جداً، يسمى "الأرجوحة القارب،" والتي تستخدم أيضا نشاط رصد لقياس النشاط أثناء ممارسة المستحث بالتناوب14. "الأرجوحة القارب" عدم استخدام تناوب كاملة، ولكن بدلاً من ذلك يتأرجح وحدة رصد النشاط إلى الوراء وإيابا حوالي 30 درجة حول محور دوران. وبالتالي، "الأرجوحة القارب،" مثل ريقس، يستخدم التناوب للحث على استجابة سلبية جيوتاكسيس باستمرار وزيادة نشاط الحيوان. ريكس وتكملة "الأرجوحة القارب" القائمة الفيديو-تتبع الأساليب المستخدمة في الاعتداء المورفولوجية بعد التحفيز، مثل نظام (DART) "تتبع الاستثارة المورفولوجية"15. في ريقس والقارب "الأرجوحة" تحسين نظم مثل دارت، التي تعقب النشاط إلا بعد وقف التحفيز. وهكذا، ريكس و "الأرجوحة القارب" هي أدوات جديدة هامة للباحثين في مجال ممارسة المورفولوجية، التي يمكن استخدامها بالاقتران مع أجهزة تريدوهيل وبرج الطاقة القائمة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.

Acknowledgments

وأيد الأعمال جائزة عدد P30DK056336 من المعهد الوطني لمرض السكري والجهاز الهضمي والكلى الأمراض عن طريق منحة رائدة من التغذية والسمنة مركز الأبحاث في جامعة ألاباما في برمنجهام إلى المجلس الوطني للمقاومة.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Drosophila Activity Monitor  Trikinetics LAM25H REQS component
Telephone Cord Detangler Uvital uv20170719 REQS component
Vial closures (flugs) Genesee Scientific 49-102 Drosophila culture supplies
Vials  Genesee Scientific 32-120 Drosophila culture supplies
Drosophila culture netting Carolina Biological Supply 173090 Drosophila culture supplies
Cornmeal Pepsico 43375 Drosophila media
Molasses Golden Barrel BLA-GAL Drosophila media
Agar Apex Bioresearch 66-103 Drosophila media
Inactive Dry Yeast Genesee Scientific 62-106 Drosophila media
Tegosept Apex Bioresearch 20-258 Drosophila media
Propionic acid Genesee Scientific 20-271 Drosophila media

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Rieder, L. E., Larschan, E. N. Wisdom from the fly. Trends Genet. 30, (11), 479-481 (2014).
  2. Ugur, B., Chen, K., Bellen, H. J. Drosophila tools and assays for the study of human diseases. Dis Model Mech. 9, (3), 235-244 (2016).
  3. Hales, K. G., Korey, C. A., Larracuente, A. M., Roberts, D. M. Genetics on the fly: A primer on the Drosophila Model System. Genetics. 201, (3), 815-842 (2015).
  4. Piazza, N., Gosangi, B., Devilla, S., Arking, R., Wessells, R. Exercise-training in young Drosophila melanogaster reduces age-related decline in mobility and cardiac performance. PLoS One. 4, (6), e5886 (2009).
  5. Gargano, J. W., Martin, I., Bhandari, P., Grotewiel, M. S. Rapid iterative negative geotaxis (RING): a new method for assessing age-related locomotor decline in Drosophila. Exp Gerontol. 40, (5), 386-395 (2005).
  6. Tinkerhess, M. J., Ginzberg, S., Piazza, N., Wessells, R. J. Endurance training protocol and longitudinal performance assays for Drosophila melanogaster. J Vis Exp. (61), (2012).
  7. Mendez, S., et al. The TreadWheel: A novel apparatus to measure genetic variation in response to gently induced exercise for Drosophila. PLoS One. 11, (10), e0164706 (2016).
  8. Katzenberger, R. J., et al. A Drosophila model of closed head traumatic brain injury. Proc Natl Acad Sci U S A. 110, (44), E4152-E4159 (2013).
  9. Watanabe, L. P., Riddle, N. C. Characterization of the Rotating Exercise Quantification System (REQS), a novel Drosophila exercise quantification apparatus. PLoS One. 12, (10), e0185090 (2017).
  10. Reed, L. K., et al. Genotype-by-diet interactions drive metabolic phenotype variation in Drosophila melanogaster. Genetics. 185, (3), 1009-1019 (2010).
  11. Bartholomew, N. R., Burdett, J. M., VandenBrooks, J. M., Quinlan, M. C., Call, G. B. Impaired climbing and flight behaviour in Drosophila melanogaster following carbon dioxide anaesthesia. Sci Rep. 5, 15298 (2015).
  12. Huang, W., et al. Natural variation in genome architecture among 205 Drosophila melanogaster Genetic Reference Panel lines. Genome Res. 24, (7), 1193-1208 (2014).
  13. Mackay, T. F., et al. The Drosophila melanogaster Genetic Reference Panel. Nature. 482, (7384), 173-178 (2012).
  14. Berlandi, J., et al. Swing Boat: Inducing and recording locomotor activity in a Drosophila melanogaster model of Alzheimer's disease. Front Behav Neurosci. 11, 159 (2017).
  15. Faville, R., Kottler, B., Goodhill, G. J., Shaw, P. J., van Swinderen, B. How deeply does your mutant sleep? Probing arousal to better understand sleep defects in Drosophila. Sci Rep. 5, 8454 (2015).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics