사회적 공간에 영향을 미치는 조건<em> 초파리</em
Summary
The effect of genes and environment on social space of Drosophila melanogaster can be quantified through a powerful but straightforward analytical paradigm. We show here different factors that can affect this social space, and thus need to be taken into consideration when designing experiments in this paradigm.
Abstract
또는 다른 작은 곤충 – – 간단한 방식으로 기재되어있는 사회적 공간 분석은 초파리 melanogaste 연구 사회적 상호 작용을 정량화하는데 사용될 수있다. 우리는 이전에 1 있듯이, 이차원 챔버에서는 먼저, 꽉기를 형성 파리 강제이어서 이들을 서로 그들의 바람직한 거리를 취하도록 허용한다. 파리에 정착 한 후, 우리는 무료 온라인 소프트웨어 (ImageJ에)와 정지 화면을 처리하는, 가장 가까운 이웃 (사회 공간)까지의 거리를 측정한다. 잠재적 교란 요인 제어하면서 가장 가까운 이웃 거리의 분석은 연구자들이 사회적 상호 작용에 대한 유전 적 및 환경 적 요인의 영향을 결정하도록 허용한다. 이러한 등반 능력, 일, 섹스의 시간, 파리의 수와 같은 다양한 요인, 파리의 사회적 간격을 수정할 수 있습니다. 따라서 우리는 이러한 교란 효과를 완화하기 위해 실험 컨트롤 시리즈을 제안한다. 이 분석 할 수적어도 두 가지 목적으로 이용 될 수있다. 첫째, 연구자들은 (예 : 분리, 온도, 스트레스 나 독소 등) 자신이 좋아하는 환경 변화가 사회 간격 1,2에 영향을 줄 방법을 결정할 수 있습니다. 둘째, 연구자들은 사회적 행동 1,3의 기본적인 형태의 유전 적, 신경 토대를 해부 할 수 있습니다. 구체적으로, 우리는 인간 4 자폐증 후보 유전자와 같은 다른 생물체에 사회적 행동에 관여하는 것으로 생각 orthologous 유전자의 역할을 연구하기 위해 진단 도구로 사용된다.
Introduction
사회적 상호 작용은 전체적으로 그룹 내의 개인의 적절한 발달과 건강에 매우 중요하며, 이러한 초파리 (Drosophila의 melanogaster의) 5,6- 같은 단순한 유기체 인간 (호모 사피엔스)에서, 다수의 종에 걸쳐 관찰 될 수있다. 청각, 시각, 후각, 촉각, 또는 맛보기 : 개별 초파리 또는 인간 공유 일반적인 방법은 감각이다는 이러한 상호 작용 동안 정보를 처리합니다. 우리와 다른 사람은 사회적 상호 작용에 진화 될 수 관련된 신경 세포 및 유전자 (7)을 보존하는 행동 반응의 기초가 잠재적으로 공유 neurocircuitry이 있다는 가설. 초기 상호 작용이 발생되면, 상호 작용하는 개인들 사이의 사회적 공간 것 중 하나 증가 (사회 회피 8) 또는 감소 (그룹 형성 / 통합 5). 더 복잡한 상호 작용은 침략 또는 구애처럼, 다음 자리를 차지할 수 있습니다.
<p c아가씨 = "jove_content"> 정교한 도구와 방법,도 시간과 훈련에 대규모 투자 둘은 강력한 분석 도구 만들기, 사회적 행동의 간단한 양식을 정량화해야합니다. 여기서, 우리는 다음과 같은 연구 1-4,9에서 사용 된 초파리 melanogaster의 안정적 그룹 사회적 상호 작용을 평가하기 위해, 간 비행 거리, 또는 사회적 공간을 정량화 간단한 프로토콜을 설명한다. 사회적 공간 플라이 가장 가까운 인접 열 사이의 거리의 측정 값을 의미한다. 사회 공간은 D의 특정 인구에 대한 일치 실험 조건 (약 1-2 본체 내의 길이를 평균) 보존, 및 개별 분리가 1로 유지되고있는 경우 증가 파리의 소셜 체험에 대하여 변화된다 melanogaster의. 적당한 비전 고전 취기 또는 CVA 인식 한 정상적인 사회 거리를 유지하기 위해 필요한 것이 아니라. 사회적 공간의 측정은 이렇게 될 수 있습니다사회적 상호 작용을 분석 및 D의 사회적 행동을 정량화 할 수있는 진단 도구로 사용 melanogaster의 1. 우리는이 정량을 수행하고, 어느 정도 공통의 실험 변수는이 동작에 영향을 미치는 방법에 대한 자세한 여기에 대해 설명합니다.범위 – – 수행 사회적 공간에 영향을 우리는 상기 분석이 수행되는 챔버뿐만 아니라 초파리의 수의 방향을 보여준다. 그것은 이전에 실 형상은 파리 11, 12의 자발적인 탐구 운동에 영향을 미치는 것으로 나타났다, 그들이 정착하기로 결정 곳이 현상은 궁극적으로 영향을 미칠 수 있습니다. 그러나, 긴 비행 밀도 (플라이 / ㎠) 및 챔버 방향으로 동일하게 유지되어, 파리의 사회적 공간은 일정하게 유지된다. 이 분석의 견고성은 독립된 실험실 WH의 돌연변이에 의해 표시된 결과를 복제 할 수있는 다른 챔버 크기, 형상을 이용하여, 자세는 사실에 의해 설명된다증가, 사회적 공간이다 ITE 유전자 (눈의 색소 침착에 영향을 미치는), (1 수직 삼각형 또는 수평 원을, 3의 공기 흐름과 수평 광장).
우리 수컷, 암컷은 아니지만, 상기 이격 밤인지를 보여 우리의 결과는 또한, 사회적 공간 실험이 수행되는 시간을 유지하는 결과의 일관성에 결정적임을 나타낸다. 그러나, 낮과 저녁 시간 사이에 보이는 차이는 파리의 활동의 차이에 기인하지 않고, 우리는 사회적 공간과 관련되지 않은 활동 수준을 나타내는 인수에 대해 설명합니다.
마지막으로, 거기에 흰색 돌연변이로 표시된 바와 같이 사회적 공간의 결정에 유전 적 토대는 이미 1,3를 설명하고, 우리가 여기서 제시 파리의 여러 근친 및 자연산 균주의 차이.
따라서, 이러한 분석은 우수한 공구 F를 만든다또는 유전의 효과뿐만 아니라 환경 적 요인을 연구.
Protocol
Representative Results
Discussion
이 프로토콜에서, 사회적 공간의 정량화에 대한 자세한 절차는 설명했다. 실험을 보장하기 위해 몇 가지 중요한 단계는 성공 : 1) 청소 및 2) 파리 전에 적어도 일일를 수집하고 확인 장치의 내부 챔버 떨어져 자신의 오일과 향을 유지하기 위해, 장치를 설정할 때 항상 장갑을 사용 실험이 차가운 마취 미치는 영향을 줄이기 위해, 3) 실험 전에 2 시간이 파리 굶어되지 않고, 자신을 청소 한 보장하기 …
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors want to thank Dr. Tadmiri Venkatesh for his encouragement to prepare this manuscript, Dova Brenman and Selwyn Chui for their constructive comments, Elyssa Burg and Wayne Rasband for designing the macro in ImageJ for all interfly distances and for nearest neighbor distances. The authors also want to thank the reviewers for their constructive comments.
A.A.A, M.C.C. and A.F.S were responsible for research design; S.N.J., A.A.A, M.N., Z.R., and A.J.M. performed the experiments. A.A.A, M.N., A.J.M. and M.C.C and A.F.S. analyzed the data; A.R.M. and A.F.S. wrote the manuscript.
This work was supported by PSC-CUNY research awards, jointly funded by The Professional Staff Congress and The City University of New York to A.F.S.; by internal funding from Western University to A.F.S.; by a Mathematics, Biology, Chemistry, and Geology majors scholarship for teachers-in-training and by a Louis Stokes Alliance for Minority Participation scholarship to A.A.A.
Materials
| Stereo Zoom Microscope | Nikon | SMZ-645 | Any other standard scope for fly handling would work |
| Small paint brushes | for pushing flies | ||
| Jazz-mix | Fisher | 33545 | any other standard drosophila food would work |
| Mini-Alarm Timer/Stopwatch | |||
| Sharpie pens | |||
| Adhesive Tape | |||
| Medium size binder clips | Staples | to hold the chambers together: 1-1/4" (32mm) medium clips with 5/8" capacity | |
| small SupportStands | Carolina | 707161 | to hold the chambers in a vertical orientation |
| Buret clamps | Carolina | 707362 | |
| Digital Camera | Nikon | Coolpix S8000 | to take the still pictures |
| small ruler | to be able to scale the picture | ||
| trifold board and white bench cover | to provide a white background, and a homogeneous light. | ||
| pounding pad | any mouse pad works. | ||
| Prism 6 | GraphPad Software Inc. | Prism 6 for Mac OS X | Any statistical analysis software with t-test, one-way and two ANOVA would work |
References
- Simon, A. F., et al. A simple assay to study social behavior in Drosophila.: measurement of social space within a group. Genes Brain Behav. 11, 243-252 (2012).
- Kaur, K., Simon, A. F., Chauhan, V., Chauhan, A. Effect of bisphenol A on the behavior of Drosophila melanogaster. – Potential use of Drosophila as a model in the study of neurodevelopmental disorders. Behavioural Brain Research. , (2015).
- Burg, E. D., Langan, S. T., Nash, H. A. Drosophila social clustering is disrupted by anesthetics and in narrow abdomen ion channel mutants. Genes Brain Behav. 12, 338-347 (2013).
- Wise, A., et al. The autism candidate gene Neurobeachin (Rugose) mutants in Drosophila exhibit neuro-developmental disorders, aberrant synaptic properties, altered locomotion, impaired adult social behavior and activity patterns. J Neurosci. , 1-9 (2015).
- Parrish, J. K., Edelstein-Keshet, L. Complexity, pattern, and evolutionary trade-offs in animal aggregation. Science. 284, 99-101 (1999).
- Sokolowski, M. B. Social interactions in ‘‘simple’’ model systems. Neuron. 65, 780-794 (2010).
- Rittschof, C. C., Robinson, G. E. Genomics: moving behavioural ecology beyond the phenotypic gambit. Animal Behaviour. 92, 263-270 (2014).
- Fernandez, R. W., et al. Straightforward assay for quantification of social avoidance in Drosophila melanogaster. JoVE. (94), e52011 (2014).
- Hahn, N., et al. Monogenic heritable autism gene neuroligin impacts Drosophila. social behaviour. Behav Brain Res. 252, 450-457 (2013).
- Mogilner, A., Edelstein-Keshet, L., Bent, L., Spiros, A. Mutual interactions, potentials, and individual distance in a social aggregation. J Math Biol. 47, 353-389 (2003).
- Liu, L., Davis, R. L., Roman, G. Exploratory activity in Drosophila requires the kurtz nonvisual arrestin. Génétique. 175, 1197-1212 (2007).
- Soibam, B., et al. Open-field arena boundary is a primary object of exploration for Drosophila. Brain Behav. 2, 97-108 (2012).
- Ejima, A., Griffith, L. C. Ch. 30. Drosophila Neurobiology – A laboratory Manual., Ch. , 475-481 (2010).
- Benzer, S. Behavioral mutants of Drosophila melanogaster. isolated by countercurrent distribution. PNAS. 58, 1112-1119 (1967).
- Connolly, J. B., Tully, T., Roberts, D. B. Drosophila: A practical approach. 1, 265-317 (1998).
- Simon, A. F., Shih, C., Mack, A., Benzer, S. Steroid control of longevity in Drosophila melanogaster. Science. 299, 1407-1410 (2003).
- Rasband, W. S. . ImageJ. , (1997).
- Simon, A. F., et al. Drosophila, vesicular monoamine transporter mutants can adapt to reduced or eliminated vesicular stores of dopamine and serotonin. Génétique. 181, 525-541 (2009).
- Barone, M. C., Bohmann, D. Assessing neurodegenerative phenotypes in Drosophila .dopaminergic neurons by climbing assays and whole brain immunostaining. JoVE. (74), e50339 (2013).
- Ali, Y. O., Escala, W., Ruan, K., Zhai, R. G. Assaying locomotor, learning, and memory deficits in Drosophila. models of neurodegeneration. JoVE. , e2504 (2011).
- 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, 386-395 (2005).
- Simon, A. F., Liang, D. T., Krantz, D. E. Differential decline in behavioral performance of Drosophila melanogaster. with age. Mech Ageing Dev. 127, 647-650 (2006).
- Khalil, S., Jacobson, E., Chambers, M. C., Lazzaro, B. P. Systemic bacterial infection and immune defense phenotypes in Drosophila melanogaster. JoVE. , (2015).
- Fernandez, R. W., Akinleye, A. A., Nurilov, M., Rouzyi, Z., Simon, A. F. . , (2013).
- Suh, G. S. B., et al. A single population of olfactory sensory neurons mediates an innate avoidance behaviour in Drosophila. Nature. 431, 854-859 (2004).
- Helfrich-Förster, C. Differential control of morning and evening components in the activity rhythm of Drosophila melanogaster.–Sex-specific differences suggest a different quality of activity. J. Biol. Rhythms. 15, 135-154 (2000).
- Fujii, S., Krishnan, P., Hardin, P. E., Amrein, H. Nocturnal male sex drive in Drosophila. Curr Biol. 17, 244-251 (2007).
- Pellegrino, A. C., et al. Weather forecasting by insects: modified sexual behaviour in response to atmospheric pressure changes. PLoS One. 8, e75004 (2013).
