Определение спонтанную двигательную активность в<em> Дрозофилы</em
Summary
Дрозофилы полезны в изучении генетических или экологических манипуляций, которые влияют на поведения, такие как спонтанной двигательной активности. Здесь мы опишем протокол, который использует мониторы с инфракрасными лучами и анализа данных программного обеспечения для количественного спонтанной двигательной активности.
Abstract
Дрозофилы была использована как отличный модельного организма для изучения окружающей среды и генетические манипуляции, которые влияют на поведение. Одним из таких поведение стихийно двигательную активность. Здесь мы опишем наш протокол, который использует Drosophila населения мониторы и системы слежения, что позволяет непрерывный мониторинг спонтанной двигательной активности мух в течение нескольких дней за один раз. Этот метод прост, надежен и цель и может быть использован для изучения влияния старения кожи, пола, изменения в калорийности пищи, помимо наркотиков, или генетических манипуляций, которые имитируют человеческие болезни.
Introduction
Плодовые мушки, дрозофилы, были использованы в качестве ценного модельного организма для изучения механизмов, лежащих сложные поведения, такие как обучение и память, социальное взаимодействие, агрессии, наркомании, сна, сенсорной функции, ухаживания и спаривания 1,2. Один поведение, которое было изучено с помощью нескольких протоколов является спонтанным двигательную активность. Отрицательный geotaxis был одним из первых методов, разработанных для измерения Drosophila активность, и этот протокол включает измерение процент мух, которые достигают определенного высоту флакона после мухи встряхивали в нижней части контейнера 1,3. Этот способ имеет преимущества быть простой, недорогой, и так как он не требует никакого специального оборудования она может быть выполнена в любой лаборатории. Он был использован в качестве ценного инструмента отбора для изучения влияния различных генетических манипуляций на лету мобильности 3. Тем не менее, пришло время и трудоемкийй имеет возможность смещения из-за переменной сотрясением флаконов и человека записей.
Метод отрицательный geotaxis была повышена за счет развития метода быстрого итеративного Негативный Geotaxis (КОЛЬЦО) 4,5, который принимает фотографии лету флаконах следующие сотрясение мух на дно. Преимущество этого протокола является его чувствительность и возможность проверки большого количества мух флаконах в то же время. Тем не менее, этот протокол все еще имеет возможность ошибки человека, и только измеряет негативные geotaxis. Другие лаборатории использовали простое наблюдение в культуре флаконах для определения двигательной активности 6.
Недавно были разработаны несколько систем видеорегистрации для измерения летать двигательную активность. Один протокол видеонаблюдение дает время для регулировки перед записью 7. Способ, описанный на Slawson и соавт. Также использует импульс воздуха, чтобы остановить movemenт до начала записи, которые потенциально могут быть стресс для животных 7. Этот метод предоставляет информацию о средней скорости, максимальной скорости, времени проводят в движении, и т.д. Другой трехмерная система слежения измеряет максимальной скорости отдельных мух в течение ~ 0,2 секунды свободного полета отрыв 8. Трехмерное протокол видеонаблюдение использует мух, выражающие GFP и несколько камер, оснащенных фильтрами, позволяющими для обнаружения флуоресценции для определения летучей мобильность 9. Мухи в этом протоколе, как правило, обладают цилиндрические образцы полета, который является потенциально из-за форме Drosophila культуры флаконы 10. Этот метод был усовершенствован с помощью купол, который позволяет измерения самопроизвольное движение двух мух 11. Способ высокой пропускной что использует камеру для автоматического контроля и количественной оценки индивидуального и социального поведения дрозофилы был также описано 12. Цзоу др.др.. разработала поведенческий систему монитора (BMS), которая использует два помощью компьютера камер для записи поведения жизни, и движения, такие как отдыха, перемещение, летать, еды, питья или смерти индивидуального tephritid дрозофил 13. Несколько других видео системы были разработаны для контроля полетов поведенческую активность 14,15.
Здесь мы опишем метод для количественного Drosophila деятельность, которая использует мониторы населения. Эти мониторы размещены в и температуры контролируемой влажностью инкубаторов при 25 ° С на 12 час день-ночь светового цикла. Каждый монитор население имеет инфракрасные лучи, размещенные в кольцах, расположенных на трех разных высотах. Каждый раз, когда муха движется по кольцам он прерывает инфракрасный луч, который записывается с помощью микропроцессора, которые независимо учета и рассчитывает на активность мух в пузырьке. Микропроцессор будет загружать об активности в пузырьке к компьютеру через определенные пользователем intervaLs, которые могут изменяться от 1 секунды до 60 минут. Описанный здесь метод предоставляет достаточно времени для мух, чтобы приспособиться к новой среде и позволяет одновременного измерения на спонтанную двигательную активность целых 120 популяций мух. Кроме того, мы опишем приготовление пищи, летать обслуживания, настройке мобильность населения мониторы в контролируемой температурой инкубаторов и потенциальных факторов, которые могут повлиять результаты. Этот метод может быть использован для изучения, как различные экологические или генетические изменения влияют на спонтанную двигательную активность мух.
Protocol
Representative Results
Discussion
Спонтанное двигательную активность мух зависит от многих факторов, таких как возраст, генетический фон и пола 2,13,18,19. Кроме того, экологические факторы, такие как калорийности пищи, температуры окружающей среды, добавлением различных препаратов, и день / ночь светового цикла може?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Эта работа была поддержана грантом Национального института здоровья (AG023088 БР).
Materials
| Sucrose FCC Food Grade 100 LB, | Fisher Scientific MP Biomedicals | ICN90471380 | |
| Brewer’s Yeast | Fisher Scientific MP Biomedicals | ICN90331280 | |
| Drosophila Agar Fine | SciMart | DR-820-25F | |
| Cornmeal | Fisher Scientific MP Biomedicals | ICN90141125 | |
| Methyl4-hydroxybenzoate, tegosept | Sigma | H5501-5KG | |
| EtOH | Pharmco-AAPER | 111000200 | |
| Active Dry Yeast | Fisher Scientific | ICN10140001 | |
| Fly CO2 pad | LabScientific | BGSU-7 | |
| Stereo Microscope | Olympus | SZ40 | |
| Drosophila carbon dioxide (CO2) tank | Airgas | UN1013 | |
| Small paint brush for pushing the flies | |||
| Shell vial wide | Fischer Scientific | AS519 | |
| Buzzplugs for wide plastic vials | Fischer Scientific | AS275 | |
| Glass vials (25x95mm) | Fischer Scientific Kimble 60931-8 | AS-574 | |
| Sponge plugs for glass vials | SciMart | DR-750 | |
| Drosophila Food Dispenser | Applied Scientific (Fischer Scientific) | AS780Q | |
| DPM Drosophila Population Monitor | Trikinetics Inc. | ||
| DC Power Supply with line cord | Trikinetics Inc. | ||
| PSIU9 The Power Supply Interface Unit | Trikinetics Inc. | ||
| Telephone cables and 5 way splitters | Trikinetics Inc. | ||
| Universal Serial Bus (USB) hardware | Trikinetics Inc. | ||
| Macintosh or Windows PC with UCB port | |||
| DAMSystem308X Data Acquisition Software for Macintoch OSX (Intel) | www.trikinetics.com | ||
| DAMSystem308 Data Acquisition Software for Windows PC (XP/Vista/7) | www.trikinetics.com | ||
| DAMFileScan108X software for Macintosh | www.trikinetics.com | ||
| DAMFileScan108X software for Windows PC (XP/Vista/7) | www.trikinetics.com | ||
| USB software (PSIUdrivers.zip) | www.trikinetics.com | ||
| DAMSystem Notes 308 | (http://www.trikinetics.com/Downloads/DAMSystem%20Notes%20308.pdf |
References
- Ali, Y. O., Escala, W. E., Ruan, K., Zhai, R. G. Assaying Locomotor, Learning, and Memory Deficits in Drosophila Models of Neurodegeneration. J. Vis. Exp. 49, 2504 (2011).
- Jones, M. A., Grotewiel, M. Drosophila as a model for age-related impairment in locomotor and behaviors. Exp. Gerontol. 46 (5), 320-325 (2011).
- Grotewiel, M. S., Martin, I., Bhandari, p., Cook-Wiends, E. Functional senescence in Drosophila melanogaster. Aging Res. Rev. 4 (3), 372-397 (2005).
- 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 (5), 386-395 (2005).
- Nichols, C. D., Bechnel, J., Pandey, U. B. Methods to assay Drosophila behavior. J. Vis. Exp. 61, 3791 (2012).
- Long, T. A., Rice, W. R. Adult locomotor activity mediates Intralocus sexual conflict in a laboratory-adapted population of Drosophila melanogaster. Proc. Biol. Sci. 274 (1629), 3105-3112 (2007).
- Slawson, J. B., Kim, E. Z., Griffith, L. C. High-resolution video tracking of locomotor in adult Drosophila melanogaster. J. Vis. Exp. 24 (24), 1096 (2009).
- Marden, J. H., Rogina, B., Montooth, K. L., Helfand, S. L. Conditional tradeoff between aging and organismal performance of Indy long-lived mutant flies. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 100 (6), 3369-3372 (2003).
- Grover, D., Yang, J., Tavaré, S., Tower, L. Simultaneous tracking of fly movement and gene expression using GFP. BMC Biotechnol. 8, 93 (2008).
- Grover, D., Yang, J., Tavaré, S., Tower, J. Simultaneous tracking of movement and gene expression in multiple Drosophila melanogaster flies using GFP and DsRED fluorescent reporter transgenes. BMC Res Notes. 2 (58), 1-11 (2009).
- Ardekani, R., et al. Three-dimensional tracking and behaviour monitoring of multiple fruit flies. J. R. Soc. Interface. 10 (78), (2013).
- Branson, K. A., Robie, A. A., Bender, J., Perona, P., Dickinson, M. H. High-throughput ethomics in large groups of Drosophila. Nat Methods. 6 (6), 451-457 (2009).
- Zou, S., et al. Recording Lifetime Behavior and Movement in an Invertebrate Model. PLOS One. 6 (4), (2011).
- Valente, D., Golani, I., Mitra, P. P. Analysis of the trajectory of Drosophila melanogaster in a circular open field arena. PLoS One. 2 (10), 1083 (2007).
- Inan, O. T., Marcu, O., Sanchez, M. E., Bhattacharya, S., Kovacs, K. T. A portable system for monitoring the behavioral activity of Drosophila. J Neurosci. Methods. 202 (1), 45-52 (2011).
- Parashar, V., Rogina, B. dSir2 mediates the increased spontaneous physical activity in flies on calorie restriction. Aging. 1 (6), 529-541 (2009).
- Kaneuchi, T., Togawa, T., Matsuo, T., Fuyama, Y., Aigaki, T. Efficient measurement of H2O2 resistance in Drosophila using an activity monitor. Biogerontology. 4 (3), 157-165 (2003).
- Carey, J. R., et al. Age-specific and lifetime behavior patterns in Drosophila melanogaster and the Mediterranean fruit fly, Ceratitis capitata. Exp. Gerontol. 41 (1), 93-97 (2006).
- Rhodenizer, D., Martin, I., Bhandari, P., Pletcher, S. D., Grotewiel, M. Genetic and environmental factors impact age-related impairment of negative geotaxis in Drosophila by altering age-dependent climbing speed. Exp. Gerontol. 43 (8), 739-749 (2008).
- Osterwalder, T., Yoon, K. S., White, B. H., Keshishian, H. A conditional tissue-specific transgene expression system using inducible GAL4. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 98 (22), 12596-12601 (2001).
- Dietzl, G., et al. A genome-wide transgenic RNAi library for conditional gene inactivation in Drosophila. Nature. 448 (7150), 151-156 (2007).
- Chiu, J. C., Low, K. H., Pike, D. H., Yildirim, E., Edery, I. Assaying locomotor activity to study circadian rhythms and sleep parameters in Drosophila. J. Vis. Exp. 43, 2157 (2010).
- Pfeiffenberger, C., Lear, B. C., Keegan, K. P., Allada, R. Locomotor activity level monitoring using the Drosophila Activity Monitoring (DAM) System. Cold Spring Harbor Protoc. 11, (2010).
- Pfeiffenberger, C., Lear, B. C., Keegan, K. P., Allada, R. . Processing circadian data collected from the Drosophila Activity Monitoring (DAM) System. Protoc. 11, (2010).
- Ardekani, R., Tavaré, S., Tower, J. Assessing senescence in Drosophila using video tracking. Methods Mol. Biol. 965, 501-516 (2013).
