نهج جديد يقضي على مناولة لدراسة العدوان و "الخاسر" تأثير في<em> ذبابة الفاكهة السوداء البطن</em
Summary
خلال الفاكهة معارك الطيران، والأنماط السلوكية لاحظت، ومحاربة ديناميكية، وتتأثر التعلم والذاكرة يرتبط بها من ظروف تجريبية. بروتوكول المعروضة هنا يصف الإجراء الرواية التي يلغي تماما التعامل مع الذباب خلال التجارب. هذا يحسن المعركة دينامية ويسمح تشكيل "الخاسر" آثار قوية.
Abstract
يتكون السلوك العدواني في ذبابة الفاكهة السوداء البطن للتعبير متتابعة من الأنماط السلوكية النمطية (لتحليل رؤية 1). ويتأثر هذا السلوك المعقد إلى عوامل وراثية، هرمونية والبيئية. كما هو الحال في العديد من الكائنات الحية، والخبرة السابقة القتال يؤثر على استراتيجية القتال من الذباب ونتائج مسابقات لاحقة: فقدان معركة يزيد من احتمال فقدان مسابقات لاحقة، وكشف عن الآثار "الخاسر" من المرجح تنطوي على التعلم والذاكرة 2-4. التعلم والذاكرة التي تصاحب التعبير عن السلوكيات الاجتماعية المعقدة مثل العدوان، حساس إلى ما قبل الاختبار التعامل مع الحيوانات 5،6. وتستخدم العديد من الإجراءات التجريبية في مختبرات مختلفة لدراسة العدوان 7-9، ومع ذلك، لا بشكل روتيني البروتوكول المستخدم يستبعد التعامل مع الذباب هو متاح حاليا. هنا، نحن تقرير جهاز السلوكي الجديد الذي يلغي التعامل مع الذباب، وذلك باستخدام insteaد الفطرية الردود geotactic السلبية لنقل الحيوانات داخل أو خارج غرف القتال. في هذا البروتوكول، وتنقسم صغيرة دائرية المعركة الساحات التي تحتوي على كوب الغذائية إلى نصفين متساويين من قبل التمرير البلاستيكية القابلة للإزالة قبل إدخال الذباب. الذباب دخول غرف من قوارير العزلة وطنهم عبر أبواب منزلقة وانجذاب بالجاذبية الغرفة. على إزالة المتزلجون البلاستيك، الذباب خالية للتفاعل. بعد فترات زمنية محددة، يتم فصل الذباب مرة أخرى عن طريق المتزلجون للتجريب لاحق. ويتم كل ذلك بسهولة من دون التعامل مع الذباب الفردية. يوفر هذا الجهاز نهجا جديدا لدراسة العدوان والتعلم المرتبطة بها، والذاكرة، بما في ذلك تشكيل الآثار "الخاسر" في معارك الطاير. بالإضافة إلى ذلك، هذا الجهاز الجديد السلوكي للأغراض العامة يمكن استخدامها لدراسة السلوكيات الاجتماعية الأخرى من الذباب، وينبغي، بصفة عامة، تكون ذات فائدة للتحقيق التغيرات المرتبطة خبرة في العمليات السلوكية الأساسية.
Introduction
ويرتبط العدوان في أنظمة الحيوان بقوة مع اقتناء وتنظيم الموارد مثل الغذاء والأراضي والاصحاب. نظرا للدور المهم هذا يلعب في اللياقة البدنية للأفراد، فإنه ليس من المستغرب أن العدوان قد تطورت في جميع أنحاء المملكة الحيوانية. كما سمة التكيف التي يستفيد منها الأفراد مباشرة، ويرتبط عنصر التعلم والذاكرة القوية مع العدوان. وفي التنافس على المرتبة الاجتماعية، والخبرة السابقة القتال يؤثر على نتائج مسابقات لاحقة. بشكل عام، قبل الزيادات تجربة خاسرة، وانخفاض تجربة الفوز، واحتمال فقدان مسابقات لاحقة (وتسمى "خاسر" و "رابح" الآثار). وقد لوحظت "الخاسر" الآثار في مجموعة واسعة من الأنواع، وتشير بعض التقارير إلى أن هذه يمكن أن تستمر لعدة أيام في حين أن "الفائز" الآثار وعادة ما تكون أقصر مدة 2،10،11.
التقرير الأول من السلوك العدوانيفي ذباب الفاكهة (D. ampelophila) كان من قبل Sturtevant في عام 1915 في ورقة المعنية مع الاعتراف الجنس واختيار جنس المولود 12. وقدمت بعد نصف قرن، والامتحانات أكثر اكتمالا من الفاكهة الذكور تطير العدوان، التي وصفت معظم الأنماط السلوكية التي لوحظت خلال معارك ذبابة الفاكهة. أجريت هذه التجارب في الغالب في مجموعات صغيرة من الذباب الذكور والإناث لوحظ خلال ساعات 13-15. في الآونة الأخيرة، مع إضافة أدوات قوية الجينية، الديناميكية واحدة المعركة الجنس الاجهزة وأوقات أقصر من المراقبة، D. وقد برز البطن كنظام نموذجا هاما لدراسة البيولوجية للسلوك العدواني 1،16. أظهر تحليل معارك بين أزواج من نفس الجنس من الذباب الذكور والإناث أن العدوان ينطوي على الأنماط السلوكية النمطية التي الانتقال من واحدة إلى أخرى بطريقة موثوقة إحصائيا 1،17. بعض الأنماط السلوكية لوحظ على جنس معين بينما لاحظ آخرون في القتالالصورة في كلا الجنسين. معارك الذكور تذهب إلى مستويات أعلى كثافة من المعارك الإناث والنتيجة في تكوين علاقات مع هيمنة واضحة "الفائزين" و "الخاسرون". في الوقت الحاضر، وقد بدأت العديد من المختبرات التحقيق في الكيمياء الحيوية 18، العصبية 7،19-21، والجينية 22 الأسس العدوان. لسوء الحظ، فإن التحليل التلوي من الدراسات لاكتساب نظرة ثاقبة المعركة دينامية وتشكيل والحفاظ على علاقات الهيمنة إشكالية نظرا لاستخدام تعدد الإجراءات التجريبية في مختبرات مختلفة. أساسا كل من الأساليب المذكورة في الأدب تنطوي على التعامل والتلاعب من الذباب لتعريفهم إلى الساحات 19،23،24 وخلال التجربة السلوكية 3،4 لنقل الذباب من الساحات. طموح لطيف هي الطريقة الأكثر شيوعا لمعالجة الذباب 3،4،23-25، ولكنها تستخدم الباردة أو CO 2 التخدير أيضا 9،26، على الرغم من عوأفادت الدراسات revious بالفعل أن هذه الإجراءات لها آثار ضارة على سلوك الذبابة 27،28. ينصح مدة لا تقل عن 24 ساعة بعد استخدام أي مواد التخدير للتقليل من آثارها على سلوك 29،30.
الذباب تتعلم من تجربة القتال السابقة وتعديل استخدام النمط السلوكي في مواقف جديدة، مما يشير إلى أن التعلم والذاكرة مرافقة وعواقب لقاءات ناهض. في هذا المعنى، ويطير معارك تشبه إلى تكييف هواء فعال حالات التعلم الذي يطير تعلم أن استراتيجية عملت ومن ثم استخدامها أكثر وأكثر في كثير من الأحيان خلال لقاءات لاحقة. الذباب تتغير الاستراتيجيات قتالهم بعد أن تم تأسيس علاقات الهيمنة خلال معارك مع الفائزين الإندفاع أكثر وأكثر والخاسرين أقل وأقل. بعد فترة من الانفصال، وتبين الخاسرين السابقة السلوك أكثر منقاد بكثير ومن المحتمل للغاية أن تفقد 2 الثانية تحارب عندما يقترن السذاجة فلوريداالمنشأ أو الفائزين السابقين 3،4. ومع ذلك، فقد بذلت غياب إجراء التجارب يستبعد التعامل مع الذباب دراسات تفصيلية عن "الخاسر" الآثار الصعبة. في دراسة حديثة، قارنا اثنين الإجراءات التجريبية تستخدم بشكل روتيني في مختبرات (طموح والتخدير البارد) لإدخال الذباب إلى غرف السلوكية للإجراء الجديد الذي يلغي التعامل معها. وأظهرت النتائج أن التخدير البارد زيارتها أكبر بكثير آثار سلبية على العدوان من الطموح، ولكن خفضت حتى تطلع مستوى العدوانية عن طريق الذباب. الطموح، مع ذلك، أن تتسبب في آثار هامة للغاية على التعلم والذاكرة التي تصاحب العدوان. بعد بروتوكول متطابقة مع اثنين من الإجراءات التجريبية (الطموح ولا مناولة)، لوحظ وجود قوي "الخاسر" تأثير إلا إذا تم القضاء على التعامل مع الذباب من الإجراء 5،6 التجريبية.
من الناحية المثالية، دراسات ذبابة الفاكهة العدوان في لبووينبغي أن تتضمن ratories الأوضاع البيئية التي تواجه عادة الذباب في البرية (التنافس على الموارد، أراضي للدفاع والفضاء من الفرار). بالإضافة إلى ذلك، ينبغي أن يكون الأمثل الظروف التجريبية للحث موثوق، ومراقبة وتفسير السلوك قيد البحث والدراسة (محاولة للحد من التعامل مع الحيوانات، والحد من استخدام CO 2 كما مخدر، وتوحيد الإجراءات التجريبية). في محاولة للتصدي لمعظم أو كل هذه القضايا، قمنا بتصميم جهاز السلوكي الجديد الذي يلغي التعامل مع الذباب قبل وأثناء وبعد تعريفهم الساحات السلوكية. مع هذه الأجهزة، واستخدام الذباب انجذاب بالجاذبية السلبية الفطرية ليتم نقل وتحويل من وإلى المعركة غرف. من خلال القضاء على التعامل مع الذباب، ويهدف البروتوكول إلى: (أ) الحد من التباين في السلوك بين الأفراد؛ (ب) تقليل الوقت اللازم للذباب للتفاعل وتوليد علاقات هيمنة واضحة (ذكور)؛ و (ج) حث موثوق behavio قوي بما فيه الكفايةتغييرات راؤول للسماح بتشكيل الآثار "الخاسر".
يصف هذا البروتوكول جهاز تجريبي جديد وخطوة الإجراء خطوة لتحليل العدوان والسماح بتشكيل "الخاسر" تأثير قوي في D. البطن. ونحن نتوقع أن هذا الجهاز السلوكي يمكن أن تتكيف بسهولة لدراسة السلوكيات الاجتماعية الأخرى التي أظهرتها ذباب الفاكهة.
Protocol
Representative Results
Discussion
بدأ العصر الحديث استخدام ذبابة الفاكهة لأساليب وراثية قوية كما كائن نموذج لدراسة العدوان قبل نحو عشر سنوات مع إدخال الساحات التجريبية الجديدة التي يمكن الحصول عليها السلوك القتال موثوق بها مع أزواج واحدة من الذباب 1،7، 8،17،19. وشملت هذه الساحات الموارد الم?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وأيد هذا البحث من المنح المقدمة من المعهد الوطني للعلوم الطبية العامة (GM099883 وGM074675) لEAK كان الممولين أي دور في تصميم الدراسة وجمع البيانات وتحليلها، قرار نشر أو إعداد المخطوطة. نشكر الشعب من متجر لدينا آلة في كلية الطب بجامعة هارفارد لتصميم الجهاز السلوكي (يرجى الاتصال ب: http://mikesmachine.com).
الكاتب المساهمات: ST، تصميم BC جهاز السلوكي. ST تصميم والأمثل بروتوكول تجريبي. ST وBC المنجز وتحليل التجارب. كتب ST، EAK وBC ورقة.
Materials
| Drosophila melanogaster pupa | Bloomington Stock Center | ||
| Standard fly food | Fabricated in-house. | ||
| Behavioral chambers | Mike machine | Fabricated in-house. Directly contact the compagny for more informations. | |
| Borosilicate glass vials | VWR International | 47729-576 | 16 x 10 mm |
| Cotton | Fisherbrand | 22-456-881 | Any brand can be used |
| Pasteur pipettes | VWR International | 53300-567 | |
| Paintbrush | Blick Art Material | 06157-7030 | Round , Size 3/0 |
| Toothpick | N/A | N/A | Any brand can be used |
| Acrylic paint (blue/white) | Blick Art Material | 01637-5172/01637-1022 | Any brand can be used |
| Dry active yeast | Sigma | YSC2-500G | |
| Srew cap tube | VWR International | 10011-394 | 15 mm diameter, 10 mm height |
| Eppendorf | VWR International | 22363212 | |
| Tape | N/A | N/A | Any brand can be used |
| Plastic slices | Electron Microscopy Sciences | 70329-40 | 22 x 40 x 0.25 mm Thickness |
| Light source (bulb) | VWR International | 500003-418 | Any brand can be used |
| Timer | VWR International | 62344-641 | Any brand can be used |
| Incubator | Percival | Directly contact the constructor for more informations. | |
| Carbon Dioxide Dry (CO2) | Medical-Technical Gases, Inc | 14H31 | |
| Binocular | Nikon | SMZ-745 | Any brand can be used |
| Camera (SONY Handycam HDR-CX330) | B&H | SOHDRCX330B | Any brand can be used |
| Computer | With a minimum of 1.4 Ghz Processor, running Microsoft Windows or Machintosh HD | ||
| ClipWrap | Download online | Any importing software can be used | |
| QuickTime Player | Download online | Any reading software can be used | |
| GraphPad Software | Online | Any statistical software can be used |
Referências
- Chen, S., Lee, A. Y., Bowens, N. M., Huber, R., Kravitz, E. A. Fighting fruit flies: a model system for the study of aggression. Proc Natl Acad Sci U S A. 99, 5664-5668 (2002).
- Hsu, Y., Earley, R. L., Wolf, L. L. Modulation of aggressive behaviour by fighting experience: mechanisms and contest outcomes. Biol Rev Camb Philos Soc. 81, 33-74 (2006).
- Yurkovic, A., Wang, O., Basu, A. C., Kravitz, E. A. Learning and memory associated with aggression in Drosophila melanogaster. Proc Natl Acad Sci U S A. 103, 17519-17524 (2006).
- Penn, J. K., Zito, M. F., Kravitz, E. A. A single social defeat reduces aggression in a highly aggressive strain of Drosophila. Proc Natl Acad Sci U S A. 107, 12682-12686 (2010).
- Trannoy, S., Chowdhury, B., Kravitz, E. A. Handling alters aggression and ‘loser’ effect formation in Drosophila melanogaster. Learn Mem. 22, 64-68 (2015).
- Trannoy, S., Kravitz, E. A. Learning and memory during aggression in Drosophila: handling affects aggression and the formation of a ”loser” effect. Journal of Nature and Science. 1 (3), e56 (2015).
- Alekseyenko, O. V., Chan, Y. B., Li, R., Kravitz, E. A. Single dopaminergic neurons that modulate aggression in Drosophila. Proc Natl Acad Sci U S A. 110, 6151-6156 (2013).
- Dierick, H. A., Greenspan, R. J. Serotonin and neuropeptide F have opposite modulatory effects on fly aggression. Nat Genet. 39, 678-682 (2007).
- Williams, M. J., et al. Regulation of aggression by obesity-linked genes TfAP-2 and Twz through octopamine signaling in Drosophila. Genética. 196, 349-362 (2014).
- Chase, I. D., Bartolomeo, C., Dugatkin, L. A. Aggressive interactions and inter-contest interval: how long do winners keep winning?. Anim. Behav. 48, 393-400 (1994).
- Goessmann, C., Hemelrijk, C., Huber, R. The formation and maintenance of crayfish hierarchies: behavioral and self-structuring properties. Behav Ecol Sociobiol. 48, 418-428 (2000).
- Sturtevant, A. H. Experiments on sex recognition and the problem of sexual selection in Drosophila. J Animal Behav. 5, 351-366 (1915).
- Jacobs, M. E. Influence of light on mating of Drosophila melanogaster. Ecology. 41, 182-188 (1960).
- Dow, M. A., von Schilcher, F. Aggression and mating success in Drosophila melanogaster. Nature. 254, 511-512 (1975).
- Hoffmann, A. A laboratory study of male territoriality in the sibling species Drosophila melanogaster and D. simulans. Anim. Behav. 35, 807-818 (1987).
- Vrontou, E., Nilsen, S. P., Demir, E., Kravitz, E. A., Dickson, B. J. fruitless regulates aggression and dominance in Drosophila. Nat Neurosci. 9, 1469-1471 (2006).
- Nilsen, S. P., Chan, Y. B., Huber, R., Kravitz, E. A. Gender-selective patterns of aggressive behavior in Drosophila melanogaster. Proc Natl Acad Sci U S A. 101, 12342-12347 (2004).
- Fernandez, M. P., Kravitz, E. A. Aggression and courtship in Drosophila: pheromonal communication and sex recognition. J Comp Physiol A Neuroethol Sens Neural Behav Physiol. 199, 1065-1076 (2013).
- Alekseyenko, O. V., et al. Single serotonergic neurons that modulate aggression in Drosophila. Current biology : CB. 24, 2700-2707 (2014).
- Asahina, K., et al. Tachykinin-expressing neurons control male-specific aggressive arousal in Drosophila. Cell. 156, 221-235 (2014).
- Andrews, J. C., et al. Octopamine neuromodulation regulates Gr32a-linked aggression and courtship pathways in Drosophila males. PLoS genetics. 10, e1004356 (2014).
- Zwarts, L., et al. Complex genetic architecture of Drosophila aggressive behavior. Proc Natl Acad Sci U S A. 108, 17070-17075 (2011).
- Dierick, H. A. A method for quantifying aggression in male Drosophila melanogaster. Nat Protoc. 2, 2712-2718 (2007).
- Wang, L., et al. Hierarchical chemosensory regulation of male-male social interactions in Drosophila. Nat Neurosci. 14, 757-762 (2011).
- Davis, S. M., Thomas, A. L., Nomie, K. J., Huang, L., Dierick, H. A. Tailless and Atrophin control Drosophila aggression by regulating neuropeptide signalling in the pars intercerebralis. Nat Commun. 5, 3177 (2014).
- Yuan, Q., Song, Y., Yang, C. H., Jan, L. Y., Jan, Y. N. Female contact modulates male aggression via a sexually dimorphic GABAergic circuit in Drosophila. Nat Neurosci. 17, 81-88 (2014).
- Perron, J. M., Huot, L., Corrivault, G. W., Chawla, S. S. Effects of carbon dioxide anaesthesia on Drosophila melanogaster. J Insect Physiol. 18, 1869-1874 (1972).
- Joachim, D., Curtsinger, J. W. Genotype and anesthetic determine mate choice in Drosophila melanogaster. Behav Genet. 20, 73-79 (1990).
- Barron, A. B. Anaesthetising Drosophila for behavioural studies. J Insect Physiol. 46, 439-442 (2000).
- Greenspan, R. J. . Fly Pushing: The theory and Practice of Drosophila Genetics. , (1997).
- Cabral, L. G., Foley, B. R., Nuzhdin, S. V. Does sex trade with violence among genotypes in Drosophila melanogaster?. PLoS One. 3 (4), e1986 (2008).
