Условия, влияющие на социальное пространство в<em> Дрозофилы</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
Пространство анализ социального описано здесь могут быть использованы для количественной оценки социальных взаимодействий Drosophila melanogaste г – или других мелких насекомых – в простой и понятной форме. Как было показано ранее на фиг.1, в двумерном камеры, сначала заставить мух, чтобы сформировать плотную группу, затем позволяя им принимать их предпочтительную расстоянии друг от друга. После мухи поселились, измерить расстояние до ближайшего соседа (или) социального пространства, обработки статическую картинку с бесплатным онлайн-программное обеспечение (ImageJ). Анализ расстояния до ближайшего соседа позволяет исследователям определить эффекты генетических и экологических факторов на социальное взаимодействие, в то время как контроль возможных факторов. Разнообразные факторы, такие как способность преодолевать, времени суток, пола и количества мух, могут изменить социальную расстояние мух. Таким образом, мы предлагаем ряд экспериментальных управления для смягчения этих смешанное воздействие. Этот анализ можетиспользовать, по крайней мере двух целей. Во-первых, исследователи могут определить, как их любимая окружающей сдвиг (например, изоляции, температуры, напряжения или токсинов) повлияет социальной интервал 1,2. Во-вторых, исследователи могут анализировать генетические и нейронные основы этого основной формой социального поведения 1,3. В частности, мы использовали его в качестве диагностического инструмента для изучения роли генов ортологичных думали участвовать в социальном поведении в других организмов, таких как гены-кандидаты для аутизма у человека 4.
Introduction
Социальные взаимодействия имеют решающее значение для правильного развития и здоровья лиц, находящихся в группе в целом, и может наблюдаться через многочисленные видов, от человека (Homo Sapiens) в простых организмов, таких как плодовых мух (дрозофилы) 5,6. Индивидуальный плодовая муха или человека имеют общие средства для обработки сенсорной информации во время этих взаимодействий, будь то: слуховые, зрительные, обонятельные, осязательные, или дегустации. Мы и другие предполагают, что существует потенциально поделился neurocircuitry лежащие в основе поведенческих реакций на социальные взаимодействия, и что нервные клетки и гены, участвующие может быть эволюционным сохраняется 7. После того, как первоначальный взаимодействие произошло, социальное пространство между взаимодействующими лиц будет либо увеличение (социальная избегание 8) или уменьшение (формирование группы / агрегации 5). Более сложные взаимодействия, как агрессия или ухаживания, может иметь место.
<p cдевушка = "jove_content"> Ни сложные инструменты и методы, ни крупные инвестиции во времени и подготовки необходимы для количественной эту простую форму социального поведения, что делает его мощным аналитическим инструментом. Здесь мы объясним, простой протокол, который количественно между летать расстояния, или социальное пространство, чтобы оценить социальное взаимодействие в стабильных группах дрозофилы, как используется в следующих исследованиях 1-4,9. Социально пространство означает меру расстояния между муха и его ближайшего соседа 10. Социальное пространство соответствует для данной популяции D. MELANOGASTER, когда экспериментальные условия сохраняются (в среднем примерно в течение 1-2 длины тела), и изменяется по отношению к социальному опыту мух, увеличивая, если лицо было держать в изоляции 1. Правильное видение необходимо для поддержания нормального социальную дистанцию, но не классические отдушки или CVA восприятие 1. Мера социального пространства Таким образом, можноиспользовать в качестве диагностического инструмента для анализа социальных взаимодействий и количественно социальное поведение в D. MELANOGASTER 1. Опишем здесь в деталях, как выполнить эту количественную, и в какой степени общие экспериментальные переменные влияют на это поведение.Показано, что ориентация камеры, в которой проводится этот анализ, а также от количества мух – до такой степени, – сделать влияет социальное пространство. Ранее было показано, что геометрия камеры влияет спонтанное исследовательское движение мух 11,12, и это явление в конечном итоге может повлиять, где они решают осесть. Тем не менее, до тех пор, как плотность золы (муха / см 2) и ориентации камеры хранится та же, социальное пространство мух также остается постоянным. Надежность этом анализе проиллюстрирована тем, что независимые лаборатории с использованием различных размеров камеры, форма и ориентация может повторить результат отображается в мутантах ВНITE ген (воздействие глаз пигментации), что является увеличением социального пространства (вертикальная или горизонтальная треугольник круг в 1, горизонтальная квадратная с потоком воздуха в 3).
Наши результаты также показывают, что поддержание время, в которое выполняется социальное пространство эксперимент имеет решающее значение для согласованности результатов, как мы покажем, что мужчины, но не женщины, находятся дальше по вечерам. Тем не менее, различия наблюдаются между дневными и вечерними часами не из-за различий активности мух, и мы обсудим аргументы, указывающие, что уровень активности не коррелирует с социальным пространством.
Наконец, существуют генетические подкрепления к определению социального пространства, как указано белым мутанта уже описано 1,3, и различия между различными инбредных и диких поймали штаммов мух, которые мы представляем здесь.
Таким образом, этот анализ делает отличный инструмент Fили изучения эффектов генетическая, а также экологические факторы.
Protocol
Representative Results
Discussion
В этом протоколе, детальная процедура для количественного социального пространства было описано. Некоторые важные шаги по обеспечению эксперимент успешно: 1) всегда используйте перчатки при очистке и настройке аппарата, чтобы сохранить ваши собственные масла и ароматы от внутренней ?…
Declarações
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 |
Referências
- 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. Genética. 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. Genética. 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).
