למידה אופרנטית של תסיסנית במד מומנט

Published 6/16/2008
5 Comments
  CITE THIS  SHARE 
Biology
 

Summary

מדידת מומנט לסבסב של תסיסנית קשור עם מד מומנט מאפשר שליטה הנוירולוג מעולה של המצב גירוי של החיה ניסיוני. יחד עם כלים גנטיים ייחודיים זמין זבוב הפירות, פרדיגמה זו משמשת עבור מגוון רחב של מחקר הנוירוביולוגי.

Cite this Article

Copy Citation

Brembs, B. Operant Learning of Drosophila at the Torque Meter. J. Vis. Exp. (16), e731, doi:10.3791/731 (2008).

Please note that all translations are automatically generated.

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

Abstract

עבור ניסויים מד מומנט, זבובים נשמרים בינוני לטוס תקן של 25 ° C ו 60% לחות עם משטר light/12hr 12hr כהה. משטר גידול סטנדרטיים מבטיחה צפיפות הזחל נכונה בגיל בהתאמה הקבוצות. הקרה הרדים זבובים מודבקים עם הראש ואת בית החזה להתחבר בצורת משולש יום לפני הניסוי. הנספחות מד מומנט באמצעות מלחציים, שנועד של הזבוב תמרונים הטיסה הם כפי שנמדד על המומנטום הזוויתי סביב ציר אנכי הגוף שלה. לטוס ממוקם במרכז פנורמה גלילי להשיג טיסה נייח. כרטיס ממיר אנלוגי דיגיטלי מזין את מומנט לסבסב האות לתוך המחשב שמאחסן את זכר לניתוח מאוחר יותר. המחשב שולט גם מגוון רחב של גירויים אשר ניתן להשתלט של הזבוב על ידי סגירת לולאת המשוב בין גירויים עקבות מומנט לסבסב. ענישה מושגת על ידי הפעלת חום לייזר אינפרא אדום מתכווננת.

Protocol

טוס בינוני

הרכב המזון לטוס הוא קריטי עבור למידה (גואו et al, 1996.)

  • מים 1000 מ"ל
  • 180 גרם קמח תירס
  • 10 גרם סויה
  • 18.5 גרם שמרים
  • 7.5 גרם אגר
  • 40 גרם מולסה
  • סירופ (סלק סוכר) 40 גרם
  • Nipagin 2.5 גרם

כל בקבוקון מסופק עם טיפה של משחה, שמרים טריים חיים פיסת נייר לסנן כדי לספק משטח נוסף זבובים גלמים.

טוס רבייה ובימוי

ההליך הבא מתבצע כל יום, מה שמוביל בדיוק מבוים חיות גדל בצפיפות המתאימה. זבובים כל ecclosed החדש מאז הניתוח שעבר ביום הקודם נאספים לגידול וניסויים. צלוחיות הבכורה ללא גלמים כל החיים הנותרים מבוטלים. ארבעה זבובים יום ישנים מתווספים בקבוקון טרי בתצהיר ביצה לילה. צפיפות של זבובים הנשי צריך להיות כ 20 עבור כל בקבוקון, מותאם לגודל הבקבוקון ומתח בשימוש. צפיפות האידיאלי הוא אחד כי הוא גבוה מספיק עבור המדיום לטוס לנזל בשלבי הזחל נמוך מספיק כך הזחלים לכולם יש pupated לפני ecclose הזבובים הראשון. ההטלה זבובים מן היום הקודם יוסרו מבוטלים.

טוס הכנה

זבובים נשמרים בינוני קמח תירס / מולסה סטנדרטי כמתואר לעיל במהירות של 25 ° C ו 60% לחות עם משטר light/12hr 12hr כהה. לאחר זמן קצר לשתק 24-48h זבובים ישנים על ידי קר הרדמה, הזבובים מודבקים (דבק מגע דבק UV זכוכית, 505127A, הפייסר טכנולוגיה, Cucamonga, Ca., ארה"ב) עם הראש על החזה וו בצורת משולש נחושת (בקוטר 0.05mm ) יום לפני הניסוי. בעלי חיים נשמרים בנפרד אז לילה בתאי לח קטן המכיל כמה גרגרי סוכרוז.

מנגנון

המכשיר הליבה של עד שנקבע הוא מפצה מומנט (מד מומנט) (גץ, 1964). הוא מודד את התנע הזוויתי של לטוס סביב ציר אנכי הגוף שלה, הנגרמת על ידי תמרונים הטיסה המיועד. הזבוב, דבוק הקרס כפי שתואר לעיל, מצורף מד מומנט באמצעות מלחציים להשיג טיסה נייח במרכז פנורמה גלילי (בזירה, בקוטר 58mm), אשר מואר הומוגנית מאחור. מקור האור הוא 100W, נורת 12V טונגסטן, יוד. עבור תאורה ירוק וכחול של הזירה, האור עובר דרך מונוכרומטי רחב הלהקה קודאק מסננים Wratten ג'לטין (# 47 ו # 99, בהתאמה). מסננים ניתן להחליף ע"י סולנואיד מהיר בתוך 0.1s. לחלופין, בזירה מואר עם "אור" על ידי העברתו דרך פילטר כחול ירוק (רוסקו "surfblue" לא 5433), או ללא מסנן כלל. קשת תמסורת של המסנן רוסקו כחול ירוק נעשה שימוש במחקר זה הוא שווה ערך לזה של BG18 המסנן (שוט, מיינץ) ומהווה ביניים בין הכחול קודאק ומסננים ירוק (Brembs ואת המפל דה איברה, 2006; ליו ואח' ., 1999). בזירה ניתן לסובב סביב לטוס באמצעות מנוע חשמלי מבוקרת מחשב. בכל מצב כזה "סימולטור טיסה", את המהירות הזוויתית של הזירה הוא יחסי, אבל כנגד מומנט לסבסב של הזבוב (צימוד גורם K =- 11 ° / s • 10-10nm). זה מאפשר לטוס לייצב את פנורמה ולשלוט אוריינטציה הזוויתי שלו. "כיוון טיסה" זה וירטואלי (כלומר, העמדה בזירה) נרשם באופן רציף באמצעות potentiometer מעגלית (Novotechnik, A4102a306). אנלוגי לכרטיס ממיר דיגיטלי (PCL812; אדוונטק ושות') מאכיל את עמדת הזירה האות מומנט לסבסב למחשב אשר מאחסן את עקבות (דגימה בתדר 20Hz) לצורך ניתוח מאוחר יותר. ענישה מושגת על ידי הפעלת חום לייזר אינפרא אדום מתכווננת (825 ננומטר, 150 mW), בבימויו מאחור לעיל על ראשו של זבוב בית החזה. קרן הלייזר היא פעמו (כ 200ms רוחב הדופק ~ 4Hz) ואת עוצמתו מופחת כדי להבטיח את ההישרדות של הזבוב.

ניסויים

תבנית הלמידה

לצורך ניסוי דפוס למידה מסורתיים (דיל של הייזנברג, 1995; שמיר ואח', 1993, 1995;. ליו et al, 2006;. ליו et al, 1998;. ליו et al, 1999;. וולף הייזנברג, 1991) ארבעה שחור, בצורת האות T דפוסי התמצאות לסירוגין (כלומר, שני זקוף ושתי הפוך) הם מחולקת באופן שווה על הקיר בזירה (דפוס רוחב ψ = 40 °, גובה θ = 40 °, רוחב של ברים = 14 °, כפי שניתן לראות מתוך עמדה של זבוב). תוכנית מחשב מחלק את 360 מעלות של הזירה תוך 4 וירטואלי הרביעים 90 °, מרכזי של אשר כונה על ידי דפוסי. הזבובים לשלוט על המיקום הזוויתי של דפוסי עם מומנט לסבסב שלה (סימולטור מצב טיסה). במהלך האימונים, עונש חום עשוי רציף עם הופעתו של אחד אוריינטציות דפוס בשדה הראייה חזיתית. חיזוק של כל דפוסהוא השווה תמיד בתוך קבוצות. במהלך הבדיקה, החום מופעלת כבויים והעדפה דפוס של הזבוב מוקלט.

צבע למידה

למידה צבע מבוצעת כמתואר לפני (Brembs ו הייזנברג, 2000; Brembs ואת המפל דה איברה, 2006; Brembs ו וינר, 2006; וולף הייזנברג, 1997). הזירה מחולק לארבעה וירטואלי הרביעים 90 °, המרכזים אשר מסומנים על ידי ארבעה פסים אנכיים זהים (רוחב ψ = 14 °, גובה θ = 40 °). הזבוב הוא שולט בעמדה זוויתית של ארבעה פסים עם מומנט זהה לסבסב שלה כפי שתואר על בצורת האות T דפוסי לעיל. הצבע של התאורה של הזירה כולה משתנה בכל אחד הגבולות ברבע וירטואלי עובר נקודה מול לטוס. במהלך האימונים, עונש חום עשוי מותנית באחד משני צבעים. במהלך הבדיקה, החום מופעלת כבויים והעדפות הצבע של הזבוב מוקלט. כמובן, הצבעים ניתן לשלב עם דפוסי למיזוג המתחם (Brembs ו הייזנברג, 2001).

יא למידה מומנט

למידה יא מומנט מבוצעת כפי שתואר לעיל (Brembs ו הייזנברג, 2000; הייזנברג וולף, 1993). מומנט בטווח ספונטנית של זבוב לסבסב מחולק "שמאל" תחום "נכון", המקביל בקירוב או פונה שמאלה או ימינה. אין דפוסים על הקיר בזירה. במהלך האימונים, חום מוחל בכל פעם מומנט לסבסב של הזבוב הוא תחום אחד כיבה כאשר מומנט עובר לתוך השני. בכל שלבי הבדיקה, חום מופעלת כבויים ובחירה של הזבוב של תחומים לסבסב מומנט מוקלט.

Composite למידה

למידה Composite הוא הרחבה של למידה מומנט לסבסב, כפי שתואר קודם לכן (Brembs ו הייזנברג, 2000). בעיקרון, למידה לסבסב מומנט ולמידה צבע משולבים ניסוי עם אופרנטית המקבילה (מומנט לסבסב) קלאסית (צבעים) מנבאים. במהלך האימונים, לטוס מחוממת בכל פעם מומנט לסבסב של הזבוב עובר לתחום הקשורים לעונש. בכל פעם לטוס בוררי תחומים לסבסב מומנט, לא רק לטמפרטורה אלא גם בזירה צבע משתנה (מירוק כחול או להיפך). לפיכך, תחום לסבסב מומנט וצבע לשמש מנבאים המקבילה של חום. בכל שלבי הבדיקה, חום מופעלת כבויים ורק בחירה של הזבוב של צבעים לסבסב מומנט תחומים / מוקלט.

דיון

זו ההגדרה ניסיוני המשלב שליטה מעולה על נסיבות ניסיוני עם אורגניזם מודל מתקדם גנטית. שימוש בהליכים המתוארים במצגת זו, הבסיס המולקולרי ו הנוירוביולוגי של מגוון רחב של תכונות התנהגותיות יכול להיחקר, לרבות אך לא רק, את המנגנונים של הדור התנהגות ספונטנית, התניה אופרנטית קלאסית, זיהוי תבניות, ראיית צבעים או שליטה כמובן .

Discussion

זו ההגדרה ניסיוני המשלב שליטה מעולה על נסיבות ניסיוני עם אורגניזם מודל מתקדם גנטית. שימוש בהליכים המתוארים במצגת זו, הבסיס המולקולרי ו הנוירוביולוגי של מגוון רחב של תכונות התנהגותיות יכול להיחקר, לרבות אך לא רק, את המנגנונים של הדור התנהגות ספונטנית, התניה אופרנטית קלאסית, זיהוי תבניות, ראיית צבעים או שליטה כמובן .

Acknowledgements

העיצוב המקורי של מפצה מומנט מקורו עם קארל גץ. ההתקנה מסוים במצגת זו היא במידה רבה על ההלוואה פותחה במקור על ידי מרטין הייזנברג ריינהרד וולף. אני אסיר תודה במיוחד אלה שני אנשים על המשך עידוד התמיכה שלהן, ומומחיות.

References

  1. Forthcoming.

Comments

5 Comments

  1. I just realized a made a mistake: Karl Götz was of course in Tübingen and not in Göttingen!

    Reply
    Posted by: Bjoern B.
    June 17, 2008 - 12:15 PM
  2. Dear BjŒrn Brembs I would also be interested in sticking my flies with superGlue to perform behavioral tests. I was wondering what was the distributor for the glue you used; and what kind of UV Curing Equipment did you own? Thanks in advance, Laurent Arnoult

    Reply
    Posted by: Laurent A.
    January 28, 2009 - 2:45 AM
  3. We bought our glue at Home Depot in the US, but you can use basically any type of UV-sensitive glue that dentists use. Just make sure the glue is not too thin. For instance, Vivadent Heliobond works fine for me. We use a Megadenta Megalux CS for curing. However, these are very expensive and you still need to place a little piece of glass infrared filter between lamp and lightguide, or it will kill the flies. There are now blue LED "superlights" out for sale which work well with the glue ESPE Sinfony Opaque Dentin. They still need the infrared filter, but are less than 10% the price of the Megalux lamps.

    Reply
    Posted by: Bjoern B.
    January 28, 2009 - 3:15 AM
  4. Nice,
    why do you leave the flies one night unused? Have you noticed that it affects behavior or is it just recovering? How long do your flies fly usually?
    Best,
    Jan Bartussek

    Reply
    Posted by: Anonymous
    October 15, 2009 - 10:40 AM
  5. Yes, the reason is recovery, mainly. If the flies are not allowed to recover for a sufficient amount of time, they don't fly long enough. Usually, my experiemnts last anywhere between 9 and 30 minutes with the large majority of experiments lasting 18 minutes.

    Reply
    Posted by: Bjoern B.
    October 15, 2009 - 11:37 AM

Post a Question / Comment / Request

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

Video Stats