Forhold som påvirker sosiale rom i<em> Drosophila melanogaster</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

Det sosiale rommet analysen beskrevet her kan brukes til å kvantifisere sosiale interaksjoner av Drosophila melanogaste r – eller andre små insekter – på en enkel måte. Som vi tidligere har demonstrert ^en, i en to-dimensjonal kammer, vi først tvinger fluene til å danne en tett gruppe, deretter slik at de kan ta sin foretrukne avstand fra hverandre. Etter fluene har avgjort at vi måler avstanden til nærmeste nabo (eller sosiale rom), behandling av en statisk bilde med gratis online programvare (ImageJ). Analysen av avstanden til nærmeste nabo tillater forskerne å fastslå effekten av genetiske og miljømessige faktorer på sosial interaksjon, mens kontrollere for mulige konfunderende faktorer. Ulike faktorer som klatring evne, tid på døgnet, kjønn og antall fluer, kan endre sosial avstand av fluer. Vi foreslår derfor en rekke eksperimentelle kontroller for å redusere disse konfunderende effekter. Denne analysen kanbrukes i minst to formål. Først kan forskerne finne ut hvordan deres favoritt miljøskifte (som isolasjon, temperatur, stress eller giftstoffer) vil påvirke sosial avstand ^1,2. For det andre kan forskerne dissekere de genetiske og nevrale fundamentet for denne grunnleggende form for sosial atferd ^1,3. Spesielt vi brukte det som et diagnostisk verktøy for å studere rollen ortologe gener antas å være involvert i sosial atferd hos andre organismer, som for eksempel kandidatgener for autisme hos mennesker ^4.

Introduction

Sosial samhandling er avgjørende for riktig utvikling og helse av individer i en gruppe som helhet, og kan sees på tvers av en rekke arter, fra mennesker (Homo sapiens) til enklere organismer som fruktfluer (Drosophila melanogaster) ^5,6. Et individ bananflue eller menneske har felles midler til å behandle sanseinformasjon i løpet av disse interaksjoner, enten det er: auditiv, visuell, olfactory, taktile, eller gustation. Vi og andre hypoteser om at det er et potensielt delt neurocircuitry underliggende atferdsmessige reaksjoner på sosiale interaksjoner og at de nevronale celler og gener som er involvert kan være evolusjonært konservert ^7. Når første samspillet har oppstått, sosiale rom mellom samhandlende individer vil enten øke (sosial unngåelse ⁸⁾ eller reduser (gruppedannelse / aggregering ^5). Mer kompliserte interaksjoner, som aggresjon eller frieri, kan da finne sted.

<p class = "jove_content"> Verken avanserte verktøy og metoder, og heller ikke store investeringer i tid og opplæring er nødvendig for å kvantifisere denne enkle formen for sosial atferd, noe som gjør det til et kraftig analyseverktøy. Her forklarer vi en grei protokoll som kvantifiserer inter-fly distanse eller sosiale rom, for å vurdere sosial interaksjon i stabile grupper av Drosophila melanogaster, som brukes i følgende studier ^1-4,9. Sosiale rom refererer til et mål på avstanden mellom et fly og nærmeste nabo ^10. Sosiale rom er konsistent for en gitt populasjon av D. melanogaster når eksperimentelle forhold er bevart (i snitt tilnærmelsesvis innenfor 1-2 kroppslengder), og varierer med hensyn til sosial opplevelse av fluene, øke hvis den enkelte har blitt holdt i isolasjon ^1. Riktig visjon er nødvendig for å opprettholde normal sosial avstand, men ikke klassisk odoranter eller CVA oppfatning ^en. Mål på sosiale rom kan således værebrukes som et diagnostisk verktøy for å analysere sosiale interaksjoner og kvantifisere sosial atferd i D. melanogaster ^en. Vi beskriver her i detaljer hvordan du utfører denne kvantifisering, og i hvilken grad vanlige eksperimentelle variabler påvirker denne atferden.

Vi viser at orienteringen av kammeret hvori analysen er utført, så vel som antall fluer – til en viss grad – påvirker do sosial plass. Det ble tidligere vist at kammeret geometrien påvirker spontan utforskende bevegelse av fluer ^11,12, og dette fenomenet kan til slutt påvirke hvor de velger å bosette seg. Imidlertid, så lenge som fluetetthet (fly / cm ²⁾ og kammeret orientering holdes den samme, den sosiale plass av fluene også forblir konstant. Robusthet av denne analysen er illustrert ved det faktum at uavhengige laboratorier ved hjelp av ulike kammer størrelser, form og orientering kan replikere vist resultatet av mutanter av white genet (påvirker pigmentering øyet), som er en økning sosiale rom (vertikal trekant eller horisontal sirkel i ^en horisontal kvadrat med luftstrøm i ^tre).

Våre resultater indikerer også at å opprettholde det tidspunkt det sosiale rommet eksperimentet er utført er avgjørende for konsistensen av resultatene, som vi viser at menn, men ikke kvinner, står lengre fra hverandre på kveldene. Men forskjellene sett mellom dag- og kveldstimer er ikke på grunn av aktivitetsforskjeller fluer, og vi diskuterer argumenter som viser at aktivitetsnivået ikke er korrelert med sosiale rom.

Endelig er det genetiske grunnlaget for fastsettelse av sosiale rom, som indikert av den hvite mutant allerede beskrevet ^1,3, og forskjellene mellom ulike innavlede og villfanget stammer av fluer som vi presenterer her.

Derfor gjør denne analysen et utmerket verktøy feller studere effekten av genetiske og miljømessige faktorer.

Protocol

1. Utstyr og reagenser Laget In-house (Se liste over materialer for andre) Forbered en Drosophila kald anestesi apparat som tidligere beskrevet åtte. Forbered en flue aspirator som tidligere beskrevet 13. Forbered sosiale plass kamre og holdere. Bestille eller lage glassruter og akryl avstandsstykker for å skape det sosiale rommet kamre. Hver sosiale rom kammer består av to kvadratiske glassruter (17,6 cm x 17,6 cm, med en tykkelse på 0,3 cm), to…

Representative Results

Det sosiale rommet kammeret kan brukes som et verktøy for å kvantifisere den sosiale atferden til bananflue. Akryl avstandsstykker og glassrutene er avkuttet sammen for å danne et indre trekantet arena som gir et to-dimensjonalt område der fluer kan danne stabile grupper uten tilstedeværelse av mange potensielt samvirkende signaler. Når fluene blir overført til den vertikale arena, blir de skremt av å bli tappet ned, og de reagerer ved en flukt atferd: negative geotaxis. De klatre til toppunktet på st?…

Discussion

I denne protokollen, ble en detaljert fremgangsmåte for kvantifisering av sosiale rom beskrevet. Noen avgjørende skritt for å sikre eksperimentet er vellykket er: 1) Bruk alltid hansker når du rengjør og setter opp apparatet, for å holde dine egne oljer og dufter av den indre kammer av apparatet, 2) sikre fluer samles minst en dag før eksperimentet for å redusere eventuelle effekter av kulde anestesi, 3) 2 timer før forsøket gi nye hetteglass som inneholder fersk mat for å sikre fluene er ikke utsultet, og ha…

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