Måle og endre Mating Drive i Male<em> Drosophila melanogaster</em

Summary

Denne artikkelen beskriver en atferdsanalyse som bruker mannlige parring stasjonen i Drosophila melanogaste r å studere motivasjon. Ved hjelp av denne metoden, kan forskerne utnytte avansert flue neurogenetic teknikker for å avdekke genetiske, molekylære og cellulære mekanismer som ligger til grunn for denne motivasjonen.

Abstract

Til tross for flere tiår med etterforskning, de nevronale og molekylære grunnlaget for motiverende stater forblir mystisk. Vi har nylig utviklet en ny, reduksjonistisk, og skalerbart system for grundig undersøkelse av motivasjonen med parring stasjonen på mannlig bananflue (Drosophila), metodene som vi detalj her. Den atferds paradigmet sentre på funn at mannlige parring kjøretur synker sammen fruktbarhet i løpet av gjentatte copulations og gjen løpet ~ 3 d. I dette systemet, de kraftige neurogenetic verktøy tilgjengelig i flue konvergere med den genetiske tilgjengelighet og antatte koblingsskjema tilgjengelig for seksuell atferd. Dette konvergens tillater rask isolasjon og avhør av små nevronale populasjoner med spesifikke motiverende funksjoner. Her har vi detalj utforming og gjennomføring av metthet analyse som brukes til å måle og endre frieri motivasjon i den mannlige fly. Ved hjelp av denneanalysen, viser vi også at lav mannlige parring stasjonen kan overvinnes ved å stimulere dopaminerge nevroner. Satiety analysen er enkel, rimelig og robust til påvirkninger av genetisk bakgrunn. Vi forventer at satiety analyse for å generere mange nye innsikt i nevrobiologi motiverende stater.

Introduction

Arbeid i Drosophila har gitt dype og banebrytende innsikt i mange biologiske fenomener, herunder arten av genet ^1, prinsipper for embryoutvikling ^2, døgnrytme ^3, og utvikling og kabling av nervesystemet ^{4, 5, 6.} Motivasjon er fortsatt langt mindre forstått enn disse fenomenene, kanskje på grunn av begrensninger på de systemene som har blitt studert så langt. Motivasjon i fly er primært studert i sammenheng med sult, som presenterer mange utfordringer på grunn av deres forsvinnende liten matinntak per fôring bout og exoskeleton som utelukker klare tegn på fett deponering. Følgelig er det et behov for å utvide de systemer som benyttes for å studere motivasjon i fly.

Vi beskriver en atferds rammeverk for studiet av parring stasjonen iDrosophila. Dette systemet utnytter de neurogenetic verktøyene i fly så vel som tilgjengeligheten ^{7, 8, 9, 10, 11, 12} og den antatte connectome av dens seksuelt dimorf kretsen ^{8, 13.} I tillegg er mye av det medfødte ^{14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21} og lært ^{22, 23, 24} sensoriske-motor kretser kontrollerende frieri er utarbeidet i detalj, og gir en sjelden mulighetå finne den eksakte kretsen node hvorpå motivasjon treffer. Vi har nylig rapportert at, i fly, som hos mennesker, dopamin-nivåene er sentrale for mating stasjon ^{25, 26, 27.} Vi har fått genetisk tilgang til relevant dopamin-produserende og motta nevroner i fly, tilrettelegging detaljert molekylær- og krets-nivå analyser av dette bevart fenomenet ved hjelp av analysene vi beskriver her ^25.

Vi legger til atferdsanalyser i Zhang et al. ²⁵ en ny flat atferds arena som gjør at video å score, som vi kaller en to-dimensjonale (2D) satiety analyse, en viktig forbedring i forhold til tidligere metoder. Følgelig er den nye analysen mer skalerbar og kvantifiserbar, og derfor mer egnet for genetiske skjermer av gener og neuroner som er involvert i motivasjon. Vi bruker denne nye analysen, sammen med frieri analyser og neurogemagnetiske manipulasjoner, for å demonstrere hvordan man kan måle og endre parring stasjonen i fly.

Protocol

MERK: Denne protokollen beskriver forberedelsene (§§ 1 – 3), gjennomføring (kapittel 4), og analyse (§ 4) 2-D satiety analyser. Deretter bruker dopaminerg stimulering som eksempel § 5 viser hvordan du kan kombinere thermogenetic stimulering med 2-D satiety analyser for å indusere hyperseksualitet. § 6 beskriver 3 måter å bekrefte resultatene av 2-D satiety analyser. Til slutt, § 7 viser hvordan man kan måle utvinning av parring stasjonen i mannlige fluer. 1. Fabricating 8- og 32-kam…

Representative Results

For å karakterisere Drosophila parring stasjon, tre dager gamle, WT Canton-S-hanner ble testet i en to-D metthetsfølelse analysen. I løpet av analysen (4,5 timer), hanner parer et gjennomsnitt på 4,8 ± 0,3 (middelverdi ± standardavvik av middel, SEM) ganger. Parr initiere for det meste i de første 2 timer (78%) (Figur 6A, 6B) og blir mindre hyppig som analysen utvikler seg (figur 6A, 6B). Denne reduksjonen er ikke på grunn av mangel på …

Discussion

Motiverende stater kan bli mett, vedlikeholdt, og gjenvunnet ^34. Vi presenterer en 2-D satiety analysen som raskt og robust måler alle disse aspektene ved parring stasjonen i fly. Denne analysen åpner opp muligheten for å bruke avanserte flue genetiske manipulasjoner for å studere de molekylære og krets komponenter av en motivert atferd.

Satiety analysen er avhengig av mannens evne til å retten og parre seg, og å avslutte copulations på riktig tidspunkt. Selv …

Materials

1/16 inch clear acrylic	McMaster-Carr	8589K12	Used to make arenas; see Supplemental Material 1 for designs.
1/8 inch clear acrylic	McMaster-Carr	8589K42	Used to make arenas; see Supplemental Material 1 for designs.
3/16 inch clear acrylic	McMaster-Carr	8560K219	Used to make arenas; see Supplemental Material 1 for designs.
1/32 inch black delrin	McMaster-Carr	8575K132	Used to make arenas; see Supplemental Material 1 for designs.
Hex screws, 1 inch long (50x)	McMaster-Carr	92314A115	Used to make arenas. Can be replaced by 3/4 inch screws (92314A113, McMaster-Carr) for 32-chamber arenas.
Thumb nuts (25x)	McMaster-Carr	92741A100	Used to make arenas. Can be replaced by regular hex nuts (90480A005, McMaster-Carr).
Camcorder	Canon	Vixia HF R700	Can be replaced by any consumer comcorder.