Een eenvoudige manier om Veranderingen Meet in Reward-zoekend gedrag Met behulp<em> Drosophila melanogaster</em
Summary
We beschrijven een protocol voor het induceren van belonen en nonrewarding ervaringen in fruitvliegjes (Drosophila melanogaster) met behulp van vrijwillige ethanol consumptie als maat voor veranderingen in de beloning staten.
Abstract
We beschrijven een protocol voor het meten van ethanol zelftoediening in fruitvliegjes (Drosophila melanogaster) als een proxy voor de veranderingen in de beloning staten. We tonen een eenvoudige manier aan te boren in de vlieg beloningssysteem, ervaringen met betrekking tot de natuurlijke beloning aan te passen, en het gebruik van vrijwillige ethanol consumptie als maat voor veranderingen in de beloning staten. De aanpak dient als een nuttig instrument op de neuronen en genen die een rol-ervaring gemedieerde veranderingen in interne toestand Studie. Het protocol bestaat uit twee afzonderlijke delen: de vliegen bloot te belonen en nonrewarding ervaringen en testen vrijwillige ethanolgebruik als maat voor de motivatie om een geneesmiddel beloning te verkrijgen. De twee delen kunnen afzonderlijk worden gebruikt om de modulatie van ervaring induceren als een eerste stap voor het verder stroomafwaarts assays of als zelfstandige twee libitum assay, respectievelijk. Het protocol is geen gecompliceerde installatie nodig en kan dus in geen laborator worden toegepasty met basic fly cultuur gereedschappen.
Introduction
Wijziging van gedrag in reactie op ervaring kunnen dieren hun gedrag op veranderingen in hun omgeving passen 1. Tijdens dit proces, dieren integreren hun interne fysiologische toestand met de veranderende omstandigheden van de externe omgeving en vervolgens kiezen voor een actie boven de andere om hun kansen op overleving en voortplanting te verhogen. Beloningssystemen ontwikkeld om gedragingen die voor de overleving van individuen en soorten zijn vereist door het versterken van gedrag dat onmiddellijke overleving verbeteren, zoals eten of drinken, of degenen die ervoor zorgen dat op lange termijn overleven, zoals seksueel gedrag of de zorg voor nageslacht 2 te motiveren. Kunstmatige verbindingen zoals drugs ook van invloed op beloningssystemen door coöptatie zenuwbanen die natuurlijke beloningen 2 bemiddelen.
Tijdens de laatste twee decennia, de fruitvlieg Drosophila melanogaster is opgericht als een veelbelovend model voor de studie van de Molecheid op en neuronale mechanismen die de vormgeving van de effecten van ethanol op het gedrag van 3,4.
Eerder hebben we een subset van peptiden bevatten neuronen in vliegen (NPF / NPF receptor (R) neuronen) dat paar natuurlijke beloningen, zoals seksuele ervaring geïdentificeerd, de motivatie verkrijgen geneesmiddel 5 punten. NPF expressie gevoelig voor zowel seksuele ervaringen en drugs beloningen, zoals ethanol intoxicatie. Veranderingen in NPF expressie niveaus worden omgezet naar veranderingen in ethanol zelftoediening 5, waar een hoge NPF vermindert en lage NPF verhoogt de voorkeur voor ethanol verbruikt. Activerende NPF neuronen loont voor vliegen, bevatten sterke voorkeur voor een geur gepaard met de activering, die ook tot uiting door een lagere ethanolgebruik geven. Belangrijker activatie van neuronen NPF interfereert met het vermogen van vliegen een positieve associatie tussen ethanol intoxicatie en een geur cue vormen. Het oorzakelijk verband tussen de NPF / Rsysteem, beloning geheugen, en ethanol consumptie suggereert dat men ethanol zelftoediening kan gebruiken als een maat voor veranderingen in de beloning staten 5.
In deze publicatie tonen we een geïntegreerde aanpak voor het aanboren van de vlieg natuurlijke beloningssysteem en het testen veranderingen in de beloning staten. De aanpak bestaat uit twee afzonderlijke delen, een training protocol voor het manipuleren van natuurlijke beloning gerelateerde ervaringen, gevolgd door een twee-choice capillaire feeder assay (CAFE) naar ethanol zelftoediening te beoordelen als een schatting voor veranderingen in de beloning staten. De KOFFIE test is analoog aan de twee flessen keuze assays gebruikt knaagdieren studies voor drug zelftoediening en is aangetoond dat bepaalde eigenschappen van verslaving-achtig gedrag in vliegen 6 weerspiegelen.
Protocol
Representative Results
Discussion
Here, we illustrate the details of an integrated approach to measure alterations in reward-seeking behavior, based on previous work described by Devineni et al.6 and Shohat-Ophir et al5. The first section of the protocol uses different types of sexual interactions as the experience input, and the second section uses a two-choice feeding assay to assess the effect of experience on the preference to consume ethanol.
As shown by Devineni et al.<sup…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Wij danken U. Heberlein en A. Devineni voor een langdurige discussies en technisch advies. We danken ook de Shohat-Ophir lab leden, A. Benzur, L. Kazaz en O. Shalom, voor de hulp bij het aantonen van de methode. Bijzondere waardering gaat naar Eliezer Costi voor het vaststellen van de vlieg systemen in het lab. Dit werk werd ondersteund door de Israel Science Foundation (384/14) en de Marie Curie Career Integration Grants (CIG 631.127).
Materials
| Polystyrene 25 x 95mm Vials | FlyStuff | 32-109 | |
| narrow plastic vials flugs | FlyStuff | 42-102 | |
| Disposable Sterile Needle 18G and 27G | can be acquired by any company | 1.20 X 38mm (18Gx1 1/2") , 0.40 X 13mm (27Gx1/2") | |
| 10x75mm Borosilicate Glass Disposable Culture Tubes | kimble chase | 73500-1075 | |
| calibrated pipets 5ul (microliter) | VWR | 53432-706 | color coded white to contain 5 microliters |
| Mineral Oil | Sigma-Aldrich | M5904 | |
| Sucrose, Molecular Biology Grade | CALBIOCHEM | 573113 | |
| Yeast extract Powder for microbiology | can be acquired by any company | ||
| Ethanol | Sigma-Aldrich | 32221 | |
| standard pipette Tips (micro-pipets) | ThermScientific | T114R-Q | volume- 0.1-20 ul Ultra micro |
| IDENTI-PLUGS (Foam Tube Plugs) | Jaece | L800-A | fits opening 6 to 13mm |
| IDENTI-PLUGS (Foam Tube Plugs) | Jaece | L800-D | fits opening 35 to 45mm |
| virginator fly stock | bloomington drosophila stock center | #24638 | |
| Narrow Vials, Tray Pack (PS) | Genesee Scientific Corporation | # 32-109BR | |
| Drosophila Media Recipes and Methods | Bloomington Drosophila Stock Center | http://flystocks.bio.indiana.edu/Fly_Work/media-recipes/molassesfood.htm | |
| propionic acid | Sigma-Aldrich | P5561 | |
| phosphoric acid | Sigma-Aldrich | W290017 | |
| Methl 4-Hydroxybenzoate | Sigma-Aldrich | H3647 | |
| Agar Agar | can be acquired by any company | ||
| corn meal | can be acquired by any company | ||
| Grandma's molasses | B&G Foods, Inc | not indicated | |
| instant dry yeast | can be acquired by any company | ||
Riferimenti
- Robinson, G. E., Fernald, R. D., Clayton, D. F. Genes and social behavior. Science. 322, 896-900 (2008).
- Koob, G. F. Neurobiological substrates for the dark side of compulsivity in addiction. Neuropharmacol. 56, 18-31 (2009).
- Kaun, K. R., Devineni, A. V., Heberlein, U. Drosophila melanogaster as a model to study drug addiction. Hum Genet. 131, 959-975 (2012).
- Devineni, A. V., Heberlein, U. Addiction-like behavior in Drosophila. Commun Integr Biol. 3, 357-359 (2010).
- Shohat-Ophir, G., Kaun, K. R., Azanchi, R., Mohammed, H., Heberlein, U. Sexual deprivation increases ethanol intake in Drosophila. Science. 335, 1351-1355 (2012).
- Devineni, A. V., Heberlein, U. Preferential ethanol consumption in Drosophila models features of addiction. Curr Biol : CB. 19, 2126-2132 (2009).
- McBride, S. M., et al. Mushroom body ablation impairs short-term memory and long-term memory of courtship conditioning in Drosophila melanogaster. Neuron. 24, 967-977 (1999).
- Ejima, A., Smith, B. P., Lucas, C., Levine, J. D., Griffith, L. C. Sequential learning of pheromonal cues modulates memory consolidation in trainer-specific associative courtship conditioning. Curr Biol. 15, 194-206 (2005).
- Ejima, A., et al. Generalization of courtship learning in Drosophila is mediated by cis-vaccenyl acetate. Curr Biol. 17, 599-605 (2007).
- Keleman, K., Kruttner, S., Alenius, M., Dickson, B. J. Function of the Drosophila CPEB protein Orb2 in long-term courtship memory. Nat Neurosci. 10, 1587-1593 (2007).
- Kaun, K. R., Azanchi, R., Maung, Z., Hirsh, J., Heberlein, U. A Drosophila model for alcohol reward. Nat Neurosci. 14, 612-619 (2011).
- Xu, S., et al. The propensity for consuming ethanol in Drosophila requires rutabaga adenylyl cyclase expression within mushroom body neurons. Genes Brain Behav. 11, 727-739 (2012).
- Devineni, A. V., Heberlein, U. The evolution of Drosophila melanogaster as a model for alcohol research. Annu Rev Neurosci. 36, 121-138 (2013).
- Ro, J., Harvanek, Z. M., Pletcher, S. D. FLIC: high-throughput, continuous analysis of feeding behaviors in Drosophila. PloS one. 9, 101107 (2014).
- Itskov, P. M., et al. Automated monitoring and quantitative analysis of feeding behaviour in Drosophila. Nat Commun. 5, 4560 (2014).
- Yapici, N., Cohn, R., Schusterreiter, C., Ruta, V., Vosshall, L. B. A Taste Circuit that Regulates Ingestion by Integrating Food and Hunger Signals. Cell. 165, 715-729 (2016).
- Peru, Y. C., et al. Long-lasting, experience-dependent alcohol preference in Drosophila. Addict Biol. 19, 392-401 (2014).
- Dus, M., et al. Nutrient Sensor in the Brain Directs the Action of the Brain-Gut Axis in Drosophila. Neuron. 87, 139-151 (2015).
- Anderson, D. J., Adolphs, R. A framework for studying emotions across species. Cell. 157, 187-200 (2014).
- Gibson, W. T., et al. Behavioral responses to a repetitive visual threat stimulus express a persistent state of defensive arousal in Drosophila. Curr Biol. 25, 1401-1415 (2015).
