Here, we present a protocol to quantify the avoidance of stressed individuals. This paradigm is powerful yet user-friendly and can be used to assess the influence of genes and environment on one kind of social interaction in Drosophila melanogaster.
Drosophila melanogaster is an emerging model to study different aspects of social interactions. For example, flies avoid areas previously occupied by stressed conspecifics due to an odorant released during stress known as the Drosophila stress odorant (dSO). Through the use of the T-maze apparatus, one can quantify the avoidance of the dSO by responder flies in a very affordable and robust assay. Conditions necessary to obtain a strong performance are presented here. A stressful experience is necessary for the flies to emit dSO, as well as enough emitter flies to cause a robust avoidance response to the presence of dSO. Genetic background, but not their group size, strongly altered the avoidance of the dSO by the responder flies. Canton-S and Elwood display a higher performance in avoiding the dSO than Oregon and Samarkand strains. This behavioral assay will allow identification of mechanisms underlying this social behavior, and the assessment of the influence of genes and environmental conditions on both emission and avoidance of the dSO. Such an assay can be included in batteries of simple diagnostic tests used to identify social deficiencies of mutants or environmental conditions of interest.
Målet med denne metoden er for enkelt å kvantifisere et nytt aspekt av enkel sosial atferd i Drosophila melanogaster, uavhengig fra frieri og aggresjon.
Sosiale interaksjoner er avgjørende for riktig utvikling og helse av individer i et samfunn, samt funksjonaliteten til en sosial gruppe som helhet. Den høye kompleksiteten av disse interaksjonene nødvendig store utvalgsstørrelser og et system som gjør det mulig for forenkling av atferd som de genetiske og nevrale grunnlaget for sosial atferd er fortsatt dårlig forstått. Drosophila melanogaster er en kraftig genetisk modell som kan brukes til å identifisere den genetiske og nevrale grunnlaget for sosial interaksjon. Ja, D. melanogaster har et repertoar av komplekse sosiale atferd og noen direkte målinger av sosialisering har allerede blitt gjort 1-7. Men de fleste av disse tiltakene har vært fokusert på relativt komplekse sosiale atferd, for eksempel aggresfattende interaksjoner 3,6, ulike aspekter av frieri 3,8-12, og hvordan sosial opplevelse påvirker andre atferd som for eksempel læring, eller døgnrytmen 13-17. I tillegg er mange av disse analyser er avhengige av å analysere komplekst samspill mønstre av grupper av fluer, ved hjelp av video sporing og dataprogram for å analysere den resulterende overflod av data. Slike analyser er uvurderlig, og føre til viktig ny innsikt som dynamikken i fly-fly interaksjoner i grupper 7. En begrensning er imidlertid utilgjengelighet av disse analysene til samfunnet for øvrig, og den begrensede kunnskap om mekanismene bak anerkjennelse av andre. Med andre ord, er grunnlaget for avgivelse av et signal ved hjelp av en individuell og dens gjenkjennelse av en annen fremdeles dårlig forstått 18.
I kontrast, flyr også vise en enkel atferd, sosial unngåelse, der enkeltpersoner å bevege seg bort fra et signal som sendes ut av stresset fluer: D. Melanogaster Stress Odoranten eller DSO 19. I en high-throughput-analysen, kan dette problemet bli kvantifisert som unngåelse av en stress-signal som sendes ut fra andre fluer, eller sosial unngåelse 19. Fluer er plassert i en T-labyrint apparat og gitt et valg for å unngå et hetteglass inneholdende DSO. Ved hjelp av denne analyse, ble CO 2 vist å være en komponent av DSO, og en del av det nevrale kretser er nødvendig for å svare til CO 2 ble dissekert 19.
Den sosiale unngåelse analysen som presenteres her er lik konseptuelt til de enkle atferdsanalyser utviklet i Seymour Benzer laboratorium som aktiverte generasjoner av forskere for å dissekere komplekse atferd 20. Analyse av sosial unngåelse kan utføres på en kostnadseffektiv måte ved å bruke T-labyrint-analyse, slik at for mer omfattende studie av sosial adferd. For eksempel bruker denne analysen vi nylig vist at ulike genetiske risiko for autisme har kontrasterende effekter i sosiale behavior analyser. Mutanter for en kandidat genet for autisme – neurobeachin 21,22 – nåværende mangler både i det sosiale rom (beskrevet andre steder 23) og sosial unngåelse 24. Unormal dopaminerge signalering er også foreslått å spille en rolle i etiologien av autisme hos mennesker 25,26. I motsetning til de resultatene som er oppnådd med neurobeachin, fant vi at sosial unngåelse ytelsen var upåvirket av økt eller redusert nivå av Drosophila Vesicular monoamine Transporter (VMAT) i dopaminerge celler, selv om det sosiale rom var direkte korrelert til disse nivåene av VMAT 27. De kontrasterende resultater oppnådd med neurobeachin og VMAT underst muligheten for å identifisere ulike former for asocial oppførsel, og dermed på de forskjellige underliggende nevrale kretser moduler responsen til andre.
Denne protokollen beskriver en detaljert prosedyre for sosial unngåelsesanalysen. Canton-S vil bare unngå en ampulle som flyr tidligere har vært mekanisk stresset, og at sex og antall respondere påvirker ikke at sosial unngåelse ytelse. Men genetisk bakgrunn av respondere har en stor innflytelse.
Følgende er flere viktige skritt for å utføre dette eksperimentet vellykket: 1) alltid overføre fluene 2 timer før forsøket og sørg for ikke å forstyrre sine omgivelser; 2) utfører eks…
The authors have nothing to disclose.
We thank Rachelle Kanippayoor for her help in identifying the new wild-type strain as being of the melanogaster species. R.W.F, O.F. and A.F.S were responsible for research design; R.W.F, M.N. and O.F. performed the experiments. R.W.F, M.N., O.F. and A.F.S. analyzed the data; R.W.F., I.S.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. and I.S.M.; by a training support from the National Alliance for Hispanic Health’s Alliance/Merck Ciencia (Science) Hispanic Scholars Program and a University Fellowship from the Yale Graduate School of Arts and Sciences to R.W.F.
Stereo Zoom Microscope | Nikon | SMZ-645 | Any other standard scope for fly handling would work |
Small paint brushes | for pushing flies | ||
Porous Polyethylene, 12" x 12" Sheet | Flystuff – Genesee | 46-100 | http://www.flystuff.com/ProductInfo.php?productID=46-100 Porous Plastic sheet for the cold anesthesia box |
Mini-Alarm Timer/Stopwatch | |||
Sharpie pens | |||
Adhesive Tape | |||
Mini vortex | Fisher | 14-955-151 | http://www.fishersci.com/ecomm/servlet/itemdetail For mechanical agitation of the flies – any vortex would work. |
Corning Life Sciences DL No.:352017, Falcon test tube; round bottom; disposable; no closure, 14mL; 17 x 100mm | Fisher | 14-959-8 | http://www.fishersci.com/ecomm/servlet/itemdetail?storeId=10652&langId=-1&catalogId=29104&productId=2771811&distype=0&highlightProductsItemsFlag=Y&fromSearch=1&searchType=PROD&hasPromo=0 These snap in place in the in-house made T-maze and counter-current apparatus (see text) |
cotton balls | to close the vials after the experiment. | ||
trifold board and white bench cover | to provide a white background, and a homogeneous light. | ||
white bench cover | |||
pounding pad | any mouse pad works. | ||
large black cloth | to cover the counter-current apparatus in phototaxis response. | ||
cool-white light | Home Depot | 1000516563 | http://www.homedepot.ca/product/illume-26-fluorescent-plug-in-linear/911423 any similar linear light with fluorescent light bulb cool-white at 13-15W would work |