घूर्णन व्यायाम ठहराव प्रणाली (REQS) का उपयोग Drosophila melanogaster में व्यायाम के स्तर को मापने

Genetics

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Summary

घूर्णन व्यायाम ठहराव प्रणाली (REQS) रोटेशन के माध्यम से Drosophila melanogaster में व्यायाम प्रेरित कर सकते हैं, जबकि एक साथ जानवरों द्वारा प्रदर्शन गतिविधि की राशि को मापने । यहां, हम एक बिंदु से-point का ब्यौरा प्रोटोकॉल कैसे घूर्णन व्यायाम REQS का उपयोग कर उपचार का अनुभव पशुओं की गतिविधि के स्तर को मापने के लिए प्रस्तुत करते हैं ।

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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).

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Abstract

Drosophila melanogaster व्यायाम जीव विज्ञान में अध्ययन के लिए एक नया मॉडल जीव है । तिथि करने के लिए, दो मुख्य व्यायाम प्रणालियों, बिजली टॉवर और Treadwheel बताया गया है । हालांकि, एक विधि अतिरिक्त पशु व्यायाम उपचार के माध्यम से प्रेरित गतिविधि की राशि को मापने के लिए कमी की गई है । घूर्णन व्यायाम ठहराव प्रणाली (REQS) इस की जरूरत है, घूर्णन व्यायाम का अनुभव पशुओं के लिए पशु गतिविधि का एक उपाय प्रदान भरता है । इस प्रोटोकॉल का विवरण कैसे REQS का उपयोग करने के लिए रोटेशन व्यायाम के दौरान पशु गतिविधि का आकलन और डेटा के प्रकार है कि उत्पंन किया जा सकता है दिखाता है । यहां, हम प्रदर्शन कैसे REQS सेक्स और तनाव व्यायाम प्रेरित गतिविधि में विशिष्ट मतभेदों को मापने के लिए प्रयोग किया जाता है । REQS भी ऐसे उंर, आहार, या व्यायाम प्रेरित गतिविधि पर जनसंख्या आकार के रूप में विभिंन अंय प्रयोगात्मक मानकों के प्रभाव का मूल्यांकन किया जा सकता है । इसके अलावा, यह अलग व्यायाम प्रशिक्षण प्रोटोकॉल की प्रभावकारिता की तुलना करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है । महत्वपूर्ण बात, यह एक अवसर प्रदान करता है उपभेदों के बीच व्यायाम उपचार मानकीकरण, शोधकर्ता समूहों के बीच गतिविधि के बराबर मात्रा में प्राप्त करने की अनुमति अगर जरूरत है । इस प्रकार, REQS व्यायाम Drosophila मॉडल प्रणाली के साथ काम कर रहे जीव के लिए एक उल्लेखनीय नए संसाधन है और मौजूदा व्यायाम प्रणालियों के पूरक हैं ।

Introduction

हाल ही में शोधकर्ताओं ने फ्रूट फ्लाई Drosophila melanogaster का प्रयोग व्यायाम जीव विज्ञान के अध्ययन के लिए शुरू किया है । melanogaster १०० साल1,2के लिए एक आनुवंशिक मॉडल प्रणाली किया गया है । हालांकि, Drosophila अनुसंधान सिर्फ आनुवंशिकी नहीं करने के लिए योगदान दिया है, लेकिन यह भी तंत्रिका जीव विज्ञान, व्यवहार जीव विज्ञान, औरफिजियोलॉजी3 सहित अन्य विषयों की एक किस्म के लिए. २००९ में पावर टावर, Drosophila के लिए पहली व्यायाम मशीन4बताई गई । पावर टॉवर जानवरों के नकारात्मक geotaxis प्रतिक्रिया का लाभ लेता है । परेशान होने पर Drosophila को अपने बाड़े के ऊपर ले जाते हैं । यह प्रतिक्रिया अच्छी तरह से स्थापित है और लोकप्रिय "अंगूठी" (रैपिड चलने निगेटिव Geotaxis5) परख है कि Drosophila में चढ़ाई करने की क्षमता और या शारीरिक फिटनेस का अनुमान है प्रयोग किया जाता है के आधार है । बिजली टॉवर एक यांत्रिक एक मोटर इकाई से जुड़े हाथ का उपयोग करता है के लिए कई इंच से अपने बाड़ों के भीतर पशुओं का एक सेट लिफ्ट बार और उंहें जमीन पर वापस छोड़ने के लिए नकारात्मक geotaxis प्रतिक्रिया प्रेरित (Tinkerhess एट अल. २०१२6 एक शक्ति टॉवर के उपयोग illustrating वीडियो प्रदान करें) । बिजली टॉवर पर लंबे समय तक उपचार इस प्रकार शारीरिक गतिविधि की मात्रा बढ़ जाती है (चल रहा है या उड़ान) जानवरों अनुपचारित नियंत्रण जानवरों की तुलना में प्रदर्शन और समय के साथ शारीरिक फिटनेस के लिए अंगूठी परख में बेहतर प्रदर्शन की ओर जाता है4. इस प्रकार, यह काम व्यायाम जीवविज्ञान के लिए एक मॉडल के रूप में Drosophila का उपयोग करने की व्यवहार्यता का प्रदर्शन किया ।

२०१६ में, Drosophila व्यायाम अनुसंधान के लिए उपलब्ध उपकरणों की प्रदर्शनियों को विस्तृत करने के लिए, मेंडेज़ और सहकर्मियों ने एक दूसरे Drosophila व्यायाम मशीन, Treadwheel7का वर्णन किया । बिजली के टावर के समान, Treadwheel शोषण Drosophila के नकारात्मक geotaxis प्रतिक्रिया । हालांकि, इस प्रतिक्रिया पशु बाड़ों के जारी रोटेशन से प्रेरित है, बल्कि उठाने और उंहें छोड़ने के रूप में बिजली के टावर में से । इस प्रेरण विधि gentler है और एक अधिक धीरज उन्मुख व्यायाम शासन है कि किसी भी शारीरिक आघात है कि बिजली के टावर में व्यायाम के दौरान हो सकता है से बचा जाता है के लिए अनुमति देता है (Katzenberger देखें, आर जे एट अल. २०१३8 दोहराया शारीरिक के प्रभाव के लिए Drosophila स्वास्थ्य पर आघात) । बिजली टावर4के लिए इसी तरह, Treadwheel पर पशुओं के उपचार व्यायाम शारीरिक फिटनेस, ट्राइग्लिसराइड का स्तर, और शरीर के वजन7में परिवर्तन सहित शारीरिक प्रतिक्रियाओं की एक किस्म की ओर जाता है । इस प्रकार, दो पूरक तरीकों Drosophila व्यायाम अध्ययन जीव के लिए उपलब्ध हैं ।

दोनों बिजली टॉवर और Treadwheel की एक सीमा व्यायाम उपचार द्वारा प्रेरित गतिविधि की राशि को मापने के लिए अक्षमता है । वीडियो के विश्लेषण-Treadwheel से लिया रिकॉर्डिंग का प्रदर्शन किया है कि वहां विभिंन Drosophila उपभेदों में कैसे वे व्यायाम उपचार7का जवाब में महत्वपूर्ण मतभेद थे । विशेष रूप से, उपभेदों कितना अतिरिक्त गतिविधि जानवरों जब7उत्तेजित प्रदर्शन में मतभेद का अध्ययन किया । यह अवलोकन हमें एक तीसरा व्यायाम प्रणाली विकसित करने के लिए प्रेरित किया, घूर्णन व्यायाम ठहराव प्रणाली (REQS), कि हमें रोटेशन प्रेरित व्यायाम9के दौरान पशु गतिविधि के स्तर को मापने के लिए अनुमति देता है । REQS एक व्यावसायिक रूप से उपलब्ध गतिविधि की निगरानी इकाई है कि एक घूर्णन बांह पर स्थापित करने के लिए Treadwheel के रूप में रोटेशन के माध्यम से व्यायाम उत्तेजित इस्तेमाल करता है । REQS के साथ प्रारंभिक काम की पुष्टि करता है कि आनुवंशिक रूप से अलग Drosophila उपभेदों-और लिंगों-रोटेशन उत्तेजना के लिए काफी अलग प्रतिक्रियाओं हो सकता है और इस प्रकार प्रेरित व्यायाम की राशि अलग पादी के बीच समान नहीं है9 . इस प्रकार, REQS अब Drosophila जीव उपचार द्वारा प्रेरित व्यायाम की राशि को मापने के लिए सक्षम बनाता है, व्यायाम क्षेत्र में नए अनुसंधान के रास्ते की एक किस्म खोलने.

यहाँ हम विस्तार में वर्णन कैसे रोटेशन व्यायाम के ठहराव के लिए REQS का उपयोग करने के लिए । REQS घूर्णन व्यायाम लाती है और साथ ही जानवरों के गतिविधि के स्तर का इलाज किया जा रहा है उपाय । REQS के लिए व्यायाम कार्यक्रमों की एक किस्म को समायोजित करने में सक्षम है, सरल से लेकर 2 एच सतत व्यायाम शासन और अधिक जटिल अंतराल प्रशिक्षण विधियों के लिए यहां प्रदर्शन के रूप में मेंडेज़ और सहयोगियों द्वारा वर्णित7, और उत्तेजना के माध्यम से समायोजित किया जा सकता रोटेशन की गति (प्रति मिनट लगभग 1-13 घुमाव के बीच) । गतिविधि मॉनिटर REQS उत्पादन करने के लिए इस्तेमाल इकाई पर निर्भर करता है, इस विधि एकल मक्खियों या पशुओं की बड़ी आबादी के विश्लेषण के लिए अनुकूल है । इस बहुमुखी प्रतिभा के कारण, REQS अवसरों के अध्ययन के लिए एक सरणी के साथ Drosophila शोधकर्ताओं प्रदान करता है, उदाहरण के लिए, विभिंन व्यायाम शासन, आहार हस्तक्षेप, या जनसंख्या घनत्व के प्रभाव ।

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Protocol

REQS एक Drosophila गतिविधि की निगरानी इकाई के होते है (स्रोत जानकारी के लिए, कृपया सामग्री की तालिकादेखें) एक घूर्णन बांह कि एक मोटर इकाई द्वारा नियंत्रित किया जाता है पर मुहिम शुरू की (चित्रा 1) । गतिविधि की निगरानी निर्धारित करता है कितनी बार एक निश्चित समय में लेजर की सरणी बीम परख ट्यूब के बीच विदारक है बाधित है । विस्तृत चित्र और गहराई के लक्षण वर्णन के लिए, हमारा पिछला प्रकाशन9देखें । जबकि हमारी प्रणाली LAM25H इकाई का उपयोग करता है, REQS अंय Drosophila गतिविधि मॉनिटर इकाइयों को समायोजित करने के रूप में अच्छी तरह से संशोधित किया जा सकता है ।

1. REQS के सेटअप का परीक्षण करना

  1. लोड टेस्ट से निपटने के लिए सह2 या अंय चुना विधि के साथ जानवरों anesthetizing द्वारा कांच नमूना ट्यूबों में मक्खियों, उंहें खाली ट्यूबों में ले जाने, और ट्यूबों कैपिंग ।
  2. गतिविधि मॉनीटर इकाई के स्लॉट में छाया हुआ ग्लास नमूना ट्यूबों डालें । ट्यूब के रोटेशन के दौरान कदम नहीं है सुनिश्चित करने के लिए इकाई के दोनों किनारों पर रबड़ ओ-अंगूठियां (17-18 गेज) और/
    1. एक ओ पर्ची नमूना ट्यूब पर अंगूठी और ट्यूब के मध्यबिंदु के पास ओ-अंगूठी की स्थिति । सामने और केंद्र से गतिविधि की निगरानी के एक स्लॉट में नमूना ट्यूब डालें ।
    2. ओ-अंगूठी चाल के रूप में की जरूरत है और यह सुनिश्चित करें कि एक बार नमूना ट्यूब केंद्रित है, ओ-अंगूठी के रूप में संभव के रूप में गतिविधि की निगरानी इकाई के करीब गिरावट है । एक दूसरे ओ फिसल से ग्लास ट्यूब पर पीछे से जगह में नमूना ट्यूब ठीक है, फिर से संभव के रूप में गतिविधि की निगरानी इकाई के पास के रूप में ओ-अंगूठी चलती ।
  3. यूनिट के मोर्चे पर बिजली स्विच flipping द्वारा REQS के रोटेशन आरंभ करें । इकाई के मोर्चे पर वांछित गति (4 rpm (प्रति मिनट घुमाव) इस उदाहरण में डायल के साथ रोटेशन की गति समायोजित करें) ।
    नोट: इस उदाहरण में रोटेशन की गति को पहले से प्रकाशित अध्ययन7मैच के लिए चुना गया था । के रूप में अलग घूर्णन गति अलग जानवर गतिविधि के स्तर में परिणाम होगा, जब एक नए अध्ययन की शुरुआत, विशिष्ट प्रयोगात्मक सेट अप (जीनोटाइप, व्यायाम मुक्केबाज़ी की लंबाई, के लिए रोटेशन की गति का अनुकूलन, आदि) आवश्यक हो सकता है ।
    नोट: यह सुनिश्चित करने के लिए महत्वपूर्ण है कि ट्यूबों ठीक से इतना है कि वे रोटेशन के दौरान REQS इकाई के नीचे के साथ नहीं खींचें तैनात हैं ।
  4. DAMSystem308 सॉफ़्टवेयर को खोलकर Drosophila गतिविधि मॉनीटर इकाई के साथ प्रदान किए गए डेटा संग्रह सिस्टम से कनेक्शन का परीक्षण करें और यह सुनिश्चित करें कि कनेक्शन प्रकाश कई घुमावों के लिए हरा रहता है । सॉफ्टवेयर एक पाठ फ़ाइल में डेटा रिकॉर्डिंग शुरू हो जाएगा "monitorX" (इकाई संख्या जा रहा एक्स अगर एकाधिक मॉनिटर्स उपयोग में हैं) दीक्षा पर तुरंत । रिकॉर्डिंग आवृत्ति "वरीयताओं" टैब में समायोजित किया जा सकता है; हम आम तौर पर 5 मिनट के अंतराल में रिकॉर्ड ।
  5. डेटा कनेक्शन ठीक से कार्य कर रहा है यह सुनिश्चित करने के लिए DAMSystem308 सॉफ़्टवेयर द्वारा जेनरेट की गई पाठ फ़ाइल की जांच करें । कटआउट में कनेक्शन परिणाम के साथ कोई समस्या, समय अंक जहां 0 गतिविधि REQS में सभी पदों के लिए दर्ज की गई है (देखें प्रतिनिधि परिणाम और तालिका 2) । यदि कटआउट हो, घूर्णन फोन जैक करने के लिए अग्रणी डेटा कनेक्शन समायोजित, रोटेशन के दौरान के रूप में, इस संबंध ढीला या मुड़ हो सकता है । हम पाते है कि टेप के साथ कनेक्शन स्थिर इस समस्या को रोकने में मदद करता है ।

2. जानवरों की तैयारी

नोट: सभी जानवरों को उठाया और एक मशीन में मानक शर्तों के तहत परीक्षण किया गया (25 ° c, 60-70% आर्द्रता, 12 ज प्रकाश/गुड़ पर अंधेरे चक्र)/cornmeal मीडिया10

  1. दो सप्ताह की योजना बनाई प्रयोग करने से पहले, नियंत्रित पशु घनत्व के साथ शीशियों की स्थापना से प्रयोगात्मक मक्खियों इकट्ठा; हम आम तौर पर 7 पुरुषों और 10 महिलाओं के साथ शीशियों की स्थापना की । एक स्वस्थ शेयर के साथ, एक ही शीशी से, लगभग 15 कुंवारी पुरुषों और 15 महिलाओं को एक 4 दिन की अवधि के दौरान एकत्र किया जा सकता है । परख के लिए आवश्यक पशुओं की संख्या के आधार पर स्थापित शीशियों की संख्या समायोजित करें; हमारी प्रयोगशाला में एक ठेठ परख 10 कुंवारी पुरुषों और जीनोटाइप प्रति महिलाओं (१०० पुरुषों और १०० महिलाओं) के 10 सेट भी शामिल है ।
    नोट: गैर वर्जिन मक्खियों विशिष्ट प्रयोगात्मक प्रश्न के आधार पर इस्तेमाल किया जा सकता है । यदि गैर-वर्जिन जानवरों के साथ दीर्घकालिक प्रयोगों का आयोजन, रेंगने लार्वा सटीक गतिविधि निगरानी के साथ हस्तक्षेप कर सकते हैं ।
  2. एक सप्ताह की शीशियों को सेट करने के बाद पैरेंट मक्खियों को निकालें ।
  3. 10 दिन पर शुरू शीशियों की स्थापना के बाद, शीशियों से कुंवारी मक्खियों को इकट्ठा करने और उन्हें सेक्स से अलग की दुकान.
  4. प्रयोग के लिए पर्याप्त पशुओं को इकट्ठा करने और उंहें उंर के रूप में जरूरत है, इस उदाहरण में 3 दिन ।
    नोट: हम आम तौर पर हैंडलिंग के लिए2 CO साथ जानवरों anesthetize । सह2 उपचार के बाद समय की विस्तारित अवधि के लिए पशु गतिविधि के स्तर को प्रभावित करने के लिए जाना जाता है (उदाहरण के लिए, Bartholomew एट अल. २०१५11) देखें । यदि सह2 प्रभाव की योजना बनाई अनुप्रवाह परख या विश्लेषण के साथ हस्तक्षेप, ऐसी बर्फ anesthetization के रूप में एक अलग संज्ञाहरण विधि का उपयोग करें ।

3. REQS के साथ डेटा संग्रह

  1. Anesthetize जानवरों के साथ व्यायाम ठहराव अध्ययन के लिए इस्तेमाल किया जा करने के लिए सह2 या एक और संज्ञाहरण विधि । उंहें समूहों में विभाजित के रूप में की जरूरत है और गतिविधि की निगरानी के खाली गिलास ट्यूबों में पशुओं के समूहों लोड; इस उदाहरण में, एक ही उंर के 10 पशुओं प्रति ग्लास ट्यूब लोड कर रहे हैं, के साथ 10 प्रत्येक जानवर प्रकार (सेक्स/जीनोटाइप) के लिए प्रतिकृति । पशु प्रकार प्रत्येक ट्यूब में भरी हुई है जो नोट करने के लिए सुनिश्चित करें.
    नोट: अब प्रयोगों के लिए, खाद्य नमूना ट्यूबों में शामिल किया जा सकता है । इस मामले में, यह आवश्यक है कि खाना सुरक्षित है और रोटेशन के दौरान बेदखल नहीं हो जाता है ।
  2. REQS इकाई में ग्लास परख ट्यूबों लोड और रबर ओ-छल्ले के साथ उंहें सुरक्षित । एक यादृच्छिक ब्लॉक डिजाइन या REQS में जानवरों की स्थिति के यादृच्छिकीकरण का उपयोग कर एक से अधिक सेक्स/जीनोटाइप के साथ काम कर रहे हैं, किसी भी संभावित स्थिति प्रभाव को समाप्त करेगा । यादृच्छिकीकरण प्रत्येक शीशी एक यादृच्छिक संख्या निर्दिष्ट द्वारा प्राप्त किया जा सकता है, उदाहरण के लिए एक वेब आधारित यादृच्छिक संख्या जनरेटर से (eg, https://www.randomizer.org/) या एक स्प्रेडशीट में, और फिर यादृच्छिक संख्या के आधार पर शीशियों आदेश.
  3. मशीन में REQS प्लेस करने के लिए लगातार तापमान, आर्द्रता, और प्रकाश की स्थिति सुनिश्चित करते हैं । सुनिश्चित करें कि डेटा और पावर केबल दोनों ठीक से कनेक्टेड हैं ।
  4. जानवरों संज्ञाहरण से उबरने के लिए और 1 एच के लिए नए वातावरण के लिए acclimatize करने के लिए अनुमति दें ।
  5. वांछित गति पर REQS के रोटेशन की शुरुआत से प्रयोग शुरू करते हैं ।
    नोट: एक और विकल्प पहले रोटेशन की दीक्षा, रोटेशन उत्तेजना के जवाब में गतिविधि का स्तर रिकॉर्डिंग के बाद से पहले जानवरों से आधारभूत गतिविधि डेटा इकट्ठा करने के लिए है ।
  6. DAMsystem308 सॉफ्टवेयर खोलने के द्वारा डेटा संग्रह आरंभ (बस सॉफ्टवेयर शुरू डेटा संग्रह खोलने) । डेटा सेट अंतराल पर एक पाठ फ़ाइल में लिखा जाता है (यहां, 5 मिनट); यदि आवश्यक हो, "प्राथमिकताएं" टैब में अंतराल सेटिंग्स बदलें (चरण १.४ देखें) ।
  7. यह सुनिश्चित करने के लिए कि डेटा सफलतापूर्वक कंप्यूटर पर संचारित हो, एक या दो समय अंतराल बीत जाने के बाद DAMsystem308 सॉफ़्टवेयर द्वारा जेनरेट की गई पाठ फ़ाइल खोलें और उस डेटा को फ़ाइल में लिखे जाने की पुष्टि करें । किसी भी अतिरिक्त समय बिंदुओं से डेटा देखने के लिए इस फ़ाइल को बंद करें और पुन: खोलें । समय की वांछित राशि के लिए डेटा इकट्ठा; इस उदाहरण में, 2 h.
    नोट: परख अवधि के दौरान मशीन खुला नहीं है, के रूप में जानवरों के किसी भी गड़बड़ी के प्रति बहुत संवेदनशील है और संभावना बढ़ गतिविधि के साथ प्रतिक्रिया करेंगे ।
  8. व्यायाम परख के अंत में, DAMsystem308 सॉफ्टवेयर बंद करके डेटा संग्रह समाप्त, तो बंद REQS बारी । ग्लास परख ट्यूबों से जानवरों को हटा दें और ट्यूबों साफ । विभिन्न उम्र में दोहराया उपायों की जरूरत है, तो जानवरों को भोजन शीशियों में वापस ले जाया जा सकता है.
    नोट: यदि मौतों की कवायद शासन के दौरान हो, यह दर्ज किया जाना चाहिए, के रूप में मृत मक्खियों की उपस्थिति गतिविधि मायने रखता प्रभाव कर सकते हैं । DGRP2 फ्लाई लाइनों के साथ हमारे अनुभव में12,13, 2 एच के लिए 4 rpm में व्यायाम किसी भी मौत में परिणाम नहीं था, लेकिन कमजोर उपभेदों अलग ढंग से जवाब हो सकता है ।

4. डेटा विश्लेषण

  1. DAMSystem308 सॉफ़्टवेयर द्वारा उत्पादित "Monitor1" लेबल वाली. txt फ़ाइल खोलें ।
  2. डेटा प्राप्ति के दौरान हो सकने वाली किसी भी समस्या के लिए डाटा फ़ाइल का निरीक्षण करें (छूटी हुई समय बिंदु, आदि; तालिका 1) । यदि आवश्यक हो, तो रिकॉर्डिंग की शुरुआत और अंत में डेटा बिंदुओं को निकाल कर फ़ाइल को सेंसर करें.
  3. अपनी पसंद के सांख्यिकीय सॉफ्टवेयर का उपयोग करना (उदा., R), एकत्र किए गए डेटा का विश्लेषण करें । वर्णनात्मक आँकड़े जनरेट करें और डेटा सामान्य रूप से वितरित किए जाते हैं, तो सेक्स और जीनोटाइप जैसे प्रभावों की जाँच करने के लिए प्रसरण (ANOVA) का विश्लेषण ले । डेटा सामान्य रूप से वितरित नहीं हैं, तो गैर-पैरामीट्रिक विधियों, जैसे Kruskal-वालिस परीक्षण, समूहों की तुलना करने के लिए का उपयोग करें । विशिष्ट विश्लेषण आवश्यक विशिष्ट वैज्ञानिक प्रश्न और प्रायोगिक डिजाइन पर निर्भर करेगा ।

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Representative Results

REQS के साथ एक व्यक्ति को चलाने से उत्पादन DAMSystem308 सॉफ्टवेयर द्वारा उत्पादित एक डेटा तालिका है, जो डिफ़ॉल्ट रूप से "Monitor1. txt" लेबल किया जाएगा (एक उदाहरण के लिए पूरक फ़ाइल देखें 1) । ऐसी किसी तालिका से कोई अंश तालिका 1में दिखाया गया है । प्रत्येक स्तंभ एक व्यक्ति परख ट्यूब से डेटा शामिल है, जबकि पंक्तियों के प्रयोग की शुरुआत (ऊपर) से अंत (नीचे) के लिए प्रत्येक समय अंतराल में मापा गतिविधि होते हैं । इस घटना में पहले तीन डेटा बिंदुओं पर नजर रखी जानी चाहिए कि वहां डेटा कटआउट (जैसे तालिका 2में देखा उन के रूप में), जिस स्थिति में केबल समायोजित किया जाना चाहिए ।

चित्र 2 , चार आनुवंशिक रूप से अलग Drosophila रेखाओं (DGRP2 लाइंस ३७१, ७०३, ८१०, और ८९७12,13) की तुलना करने वाले किसी प्रयोग से परिणाम दिखाता है । चार पंक्तियों में से प्रत्येक के लिए, दस दोनों लिंगों के दस कुंवारी मक्खियों के समूहों से माप दोहराने प्रोटोकॉल अनुभाग में वर्णित के रूप में एकत्र किए गए थे । DAMSystem308 सॉफ्टवेयर के उत्पादन फ़ाइल से, "10 मक्खियों प्रति 5 मिनट प्रति औसत गतिविधि" पूरे 2 घंटे के समय अवधि में गतिविधि उपायों औसत द्वारा गणना की गई थी । प्रत्येक कॉलम से यह औसत इस प्रकार प्रत्येक परख चैंबर के लिए एक उपाय पैदा करता है । सारांश तालिका जो चित्र 2 पर आधारित है, तालिका 3में प्रदान की गई है ।

तालिका 3 में उपलब्ध कराए गए डेटा ANOVA द्वारा विश्लेषण किया गया, जीनोटाइप के प्रभाव के लिए परीक्षण, सेक्स, और सेक्स और जीनोटाइप के बीच बातचीत. जैसा कि केवल जीनोटाइप का प्रभाव महत्वपूर्ण था (p < 2 x 10-16), दो लिंगों को चित्र 2में दिखाए गए ग्राफ़ में संयोजित किया गया था । ANOVA जीनोटाइप के एक मजबूत प्रभाव का पता लगाया है, जो ग्राफ में स्पष्ट है । सभी चार पादी के बीच मतलब व्यायाम गतिविधि स्तर एक दूसरे से काफी भिंन है (p < 0.05; Tukey ' s एचएसडी), और इस प्रकार, चित्र 2 दिखाता है कि कैसे REQS व्यायाम गतिविधि के स्तर पर जीनोटाइप के प्रभाव का पता लगाने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है ।

Figure 1
चित्रा 1: REQS. इस तस्वीर में दिखाया REQS इस प्रक्रिया में प्रयोग किया जाता है । गतिविधि मॉनीटर इकाई (a) घूर्णन भुजा (B) द्वारा संचालित अपनी क्षैतिज अक्ष के चारों ओर घूमती है । रोटेशन की गति एक डायल के माध्यम से समायोज्य है (), और मशीन के संचालन के द्वारा नियंत्रित किया जाता है एक पर/ इनसेट (E) गतिविधि मॉनीटर इकाई और रोटेटिंग फ़ोन जैक के बीच डेटा कनेक्शन का क्लोज़-अप दिखाता है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 2
चित्रा 2: व्यायाम गतिविधि की तुलना के रूप में चार अलग DGRP उपभेदों में REQS द्वारा मापा । X-अक्ष: पशु जीनोटाइप । Y-अक्ष: पशु गतिविधि 5 मिनट प्रति 10 पशुओं के प्रति बीम क्रॉसिंग के रूप में मापा जाता है । एक: DGRP2 लाइन ८९७; ख: DGRP2 लाइन ८१०; C: DGRP2 रेखा ७०३; डी: DGRP2 लाइन ३७१ । यहां दिखाया गया ग्राफ पुरुषों और महिलाओं के डेटा को संयोजित करता है, क्योंकि इन विशिष्ट रेखाओं (ANOVA के लिए कोई महत्वपूर्ण लिंग प्रभाव नहीं था; p = ०.५५७) । हालांकि, वहां एक मजबूत जीनोटाइप प्रभाव है (ANOVA; p < 2 x 10-16), और चार पादी के बीच की सभी व्यक्तिगत तुलनाएं अत्यधिक महत्वपूर्ण होती है (Tukey की एचएसडी; p < 0.05) । काला हीरा: जीनोटाइप मतलब; काली रेखा: +/-एक एसडी (मानक विचलन) । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

समय गतिविधि (1) गतिविधि (2) गतिविधि (3) गतिविधि (4) गतिविधि (5)
12:25:00 21 ८६ ४८ ३२ ७६
12:30:00 31 ५५ ५८ ७४ ११९
12:35:00 27 ४५ ४७ ८० १२५
12:40:00 28 ५५ ३४ ८३ ९१
12:45:00 ३६ ५६ ४५ ६७ १०३

तालिका 1: DAMSystem308 सॉफ़्टवेयर से सटीक डेटा का उदाहरण आउटपुट. प्रत्येक "गतिविधि (#)" स्तंभ 5 मिनट के अंतराल पर दर्ज गतिविधि के साथ, 10 मक्खियों की एक शीशी का प्रतिनिधित्व करता है ।

समय गतिविधि (1) गतिविधि (2) गतिविधि (3) गतिविधि (4) गतिविधि (5) गलती?
12:00:00 0 0 0 0 0 हाँ
12:05:00 ९८ 1 ३६ 0 8 नहीं
12:10:00 0 0 0 0 0 हाँ
12:15:00 ८८ 24 ४४ 1 9 नहीं
12:20:00 0 0 0 0 0 हाँ
12:25:00 १०६ ५१ ४१ 0 15 नहीं

तालिका 2: DamSystem308 सॉफ़्टवेयर से पैकेट हानि के साथ दोषपूर्ण डेटा का उदाहरण आउटपुट. प्रत्येक स्तंभ 5 मिनट के अंतराल पर दर्ज गतिविधि के साथ, 10 मक्खियों की एक शीशी का प्रतिनिधित्व करता है । पंक्तियाँ 12:00:00, 12:10:00 और 12:20:00 "0" गतिविधि रिकॉर्डिंग सभी स्तंभों में दिखाएँ, डेटा कनेक्शन के साथ कोई समस्या का संकेत (दोष? "हां" पिछले कॉलम में) ।

तालिका 3: जनरेट करने के लिए उपयोग किया गया उदाहरण डेटा चित्र 2इस फ़ाइल को डाउनलोड करने के लिए कृपया यहां क्लिक करें.

पूरक फ़ाइल 1: DAMSystem308 सॉफ्टवेयर द्वारा उत्पादित के रूप में unprocessed उत्पादन फ़ाइल । स्तंभ 1 समय बिंदु संख्या रिकॉर्ड कर रहा है । स्तंभ 2, प्रयोग की तिथि को रिकॉर्ड करते हैं, और प्रत्येक बार पॉइंट रिकॉर्ड किए जाने पर स्तंभ 3 रिकॉर्ड होता है । स्तंभ 4-10 उपयोग नहीं किए जाते हैं, और स्तंभ 11-42 रिकॉर्डिंग गतिविधि मॉनिटर के ३२ स्लॉट से प्रतिनिधित्व करते हैं । इस फ़ाइल को डाउनलोड करने के लिए कृपया यहां क्लिक करें.

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Discussion

प्रतिनिधि परिणाम वर्णन के रूप में, REQS सही ढंग से व्यायाम Drosophila की गतिविधि को मापने में सक्षम है । REQS लचीला है और शोधकर्ताओं को शोध जीव विज्ञान या व्यायाम के हस्तक्षेप से संबंधित अनुसंधान के सवालों की एक किस्म का पता करने की अनुमति देता है । हाइलाइट करने के लिए प्रोटोकॉल में दो महत्वपूर्ण चरण हैं । सबसे पहले, यह REQS के सेटअप का परीक्षण करने के लिए सुनिश्चित करें कि REQS से DAMSystem308 के लिए डेटा संचरण ठीक से काम कर रहा है आवश्यक है । यदि ठीक से स्थापित नहीं है, डेटा केबल रोटेशन के दौरान उलझ जाते हैं, और REQS और DAMSystem308 के बीच संबंध को घूर्णन के कारण पहनते है और आंसू की वजह से कनेक्शन पर बाधित है (हालांकि, REQS के लगभग दैनिक उपयोग के साथ, हम पड़ा है कनेक्टर को दो वर्ष में एक बार बदलें) । यह हाथ पर प्रतिस्थापन भागों रखने के लिए विवेकपूर्ण है । दूसरा, पर्यावरणीय मापदंडों की निरंतरता प्रयोगों की सफलता के लिए आवश्यक है. Drosophila शोर या कंपन करने के लिए बहुत संवेदनशील हैं, और इस प्रकार, यह प्रयोग डेटा संग्रह के दौरान परेशान नहीं है कि महत्वपूर्ण है । इस प्रकार, आदर्श रूप में, प्रयोगों एक समर्पित मशीन है कि एक प्रयोगात्मक चलाने के दौरान पहुँचा नहीं है में चला रहे हैं । इन दो महत्वपूर्ण चरणों पर ध्यान यह सुनिश्चित करेगा कि उच्च गुणवत्ता डेटा REQS से एकत्र किया जाता है ।

जब हम यहां प्रदर्शित कैसे REQS पशुओं के समूहों से एक 2 घंटे लगातार व्यायाम उपचार के दौरान पशु गतिविधि को मापने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है, REQS में लचीला है कि समय और व्यायाम की तीव्रता व्यायाम उपचार की एक किस्म के लिए समायोजित किया जा सकता है । इसके अलावा, गतिविधि मॉनिटर इकाई पर निर्भर करता है, यह एकल मक्खियों या पशुओं की बहुत बड़ी आबादी से गतिविधि को मापने के लिए संशोधित किया जा सकता है । इसके अतिरिक्त, REQS डिजाइन और व्यायाम सरकारों के अनुकूलन का परीक्षण करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है । यह भी इस तरह के दिन के समय के रूप में अतिरिक्त चर के प्रभाव को मापने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता, पशु आयु, आहार, जनसंख्या आकार, या प्रेरित गतिविधि और व्यायाम प्रतिक्रियाओं पर नशीली दवाओं के उपचार. सटीक प्रायोगिक सेटअप पर निर्भर करता है, यानी, व्यायाम शासन और समय की लंबाई, REQS भी Drosophila के प्राकृतिक नींद पैटर्न के साथ हस्तक्षेप करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है । इन उदाहरणों REQS और Drosophila अनुसंधान में कुछ संभावित उपयोग करता है की बहुमुखी प्रकृति वर्णन । अंय छोटे जानवर अनुसंधान समुदायों को भी अपने प्रयोजनों के लिए REQS अनुकूलन में रुचि हो सकती है, इस प्रकार इस नए उपकरण की उपयोगिता विस्तृत ।

वर्तमान में, REQS की एक सीमा नमूनों की सीमित संख्या है कि एक निश्चित समय पर संसाधित किया जा सकता है, जो गतिविधि पर नज़र रखता है, जो ३२ नमूनों की एक अधिकतम परख द्वारा तय किया जाता है । जबकि एकाधिक REQS इकाइयों के उपयोग संभव है, REQS बड़े पैमाने पर आनुवंशिक स्क्रीन या इसी तरह के अनुप्रयोगों के लिए इस्तेमाल किया जा करने की अनुमति के लिए, REQS के एक उच्च प्रवाह संस्करण के विकास के आदर्श होगा ।

Treadwheel के लिए एक समान तरीके से प्रेरित गतिविधि के स्तर को मापने के लिए अपनी क्षमता के कारण, REQS कुछ हद तक उच्च प्रवाह (४८ नमूनों एक समय में संसाधित किया जा सकता है) के लिए अनुमति देता है जो Treadwheel, के साथ संयोजन में इस्तेमाल किया जा सकता है । व्यायाम प्रोटोकॉल REQS का उपयोग कर अनुकूलित और फिर आगे की पढ़ाई के लिए Treadwheel पर लागू किया जा सकता है । इस प्रकार, Treadwheel और REQS विशिष्ट अध्ययन डिजाइन के लिए आवश्यक के रूप में पूरक इस्तेमाल किया जा सकता है ।

REQS Drosophila व्यायाम अनुसंधान में एक महत्वपूर्ण कदम आगे है के रूप में यह प्रेरित गतिविधि के ठहराव के लिए अनुमति देता है । एक मशीन है कि एक साथ व्यायाम और उपाय इस अभ्यास प्रेरित कर सकते है होने Drosophila व्यायाम क्षेत्र में एक स्पष्ट की जरूरत है, वैज्ञानिकों के एक जर्मन समूह के रूप में स्वतंत्र रूप से एक बहुत ही उपकरण विकसित, "स्विंग नाव," कि यह भी एक गतिविधि का इस्तेमाल मॉनिटर व्यायाम के दौरान गतिविधि को मापने के लिए रोटेशन से प्रेरित14। "स्विंग नाव" पूरा घुमाव का उपयोग नहीं करता है, लेकिन इसके बजाय स्विंग कराता है गतिविधि की निगरानी इकाई वापस और आगे लगभग एक घूर्णन धुरी के आसपास 30 डिग्री । इस प्रकार, "झूले नाव," REQS की तरह, रोटेशन का उपयोग करता है के लिए लगातार एक नकारात्मक geotaxis प्रतिक्रिया प्रेरित और वृद्धि पशु गतिविधि । REQS और "स्विंग नाव" मौजूदा वीडियो के पूरक-Drosophila उत्तेजना के बाद परख करने के लिए इस्तेमाल किया तरीकों, जैसे Drosophila कामोत्तेजना ट्रैकिंग प्रणाली (डार्ट)15। दोनों REQS और "स्विंग नाव" डार्ट, जो उत्तेजना की समाप्ति के बाद ही गतिविधि ट्रैक की तरह सिस्टम पर सुधार होगा । इस प्रकार, REQS और "घुमाओ नाव" Drosophila व्यायाम क्षेत्र है, जो मौजूदा Treadwheel और बिजली टॉवर उपकरणों के साथ संयोजन के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है में शोधकर्ताओं के लिए महत्वपूर्ण नए उपकरण हैं ।

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Disclosures

लेखकों का खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।

Acknowledgments

काम पोषण और मोटापा अनुसंधान केंद्र से एक पायलट अनुदान के माध्यम से नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ डायबिटीज और पाचन और गुर्दे की बीमारियों के राष्ट्रीय संस्थान से P30DK056336 द्वारा समर्थित किया गया था बर्मिंघम में अलबामा के विश्वविद्यालय में ।

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

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References

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