Saldırganlık incelenmesi için Handling ortadan kaldırır Yeni Bir Yaklaşım ve "Loser" Etkisi içinde<em> Drosophila melanogaster</em
Summary
Meyve sırasında davranış kalıpları dinamikleri mücadele, gözlenen ve ilişkili öğrenme ve bellek deneysel koşullar etkilenmiştir, kavgalar sinek. Burada sunulan protokol tamamen deneyler sırasında sinekler işlenmesini ortadan kaldıran yeni bir yordam açıklanır. Bu mücadele dinamikleri geliştirir ve güçlü "kaybeden" etkilerinin oluşumunu verir.
Abstract
Drosophila melanogaster saldırgan davranış basmakalıp davranış kalıplarının sıralı ifade oluşmaktadır (analiz için bkz 1). Bu kompleks davranış, genetik, hormonal ve çevresel faktörlerden etkilenir. Birçok organizma olduğu gibi, daha önceki savaş deneyimi sinek mücadele stratejisi ve sonraki yarışmaların sonucunu etkiler: kavga kaybetme olasılığı öğrenme ve hafıza 2-4 dahil "kaybeden" etkileri açığa sonraki yarışmalar kaybetme olasılığını artırır. Saldırganlık gibi karmaşık sosyal davranışların ifadesini eşlik öğrenme ve bellek, hayvanların 5,6 işlenmesini test öncesi duyarlıdır. Birçok deneysel prosedürler ancak saldırganlık 7-9, sineklerin işleme şu anda kullanılabilir dışlayan hiçbir rutin olarak kullanılan protokol incelemek için farklı laboratuvarlarda kullanılmaktadır. Burada, biz Instea kullanarak, sineklerin taşıma ortadan kaldırır yeni davranış cihazı raporud doğuştan olumsuz geotactic yanıtlar içine veya mücadele odaları dışında hayvanları taşımak için. Bu protokol, bir gıda fincan içeren küçük dairesel mücadele arenalarda önce sineklerin tanıtımına çıkartılabilir plastik kaydırıcı tarafından iki eşit parçaya bölünür. Sinekler odası kapı ve geotaxis sürgülü yoluyla ev izolasyon flakonlarından odacıkları girin. Plastik sürgü çıkarılması üzerine, sinekler etkileşime ücretsizdir. Belirtilen süreler sonra, sineklerin sonraki deneyler için sürgü tarafından tekrar ayrılır. Tüm bu bireysel sinekler ele olmadan kolayca yapılır. Bu cihaz saldırganlık ve sinek kavgalarına "kaybeden" etkilerin oluşumu da dahil olmak üzere ilgili öğrenme ve hafıza, çalışmak için yeni bir yaklaşım sunuyor. Buna ek olarak, bu yeni genel amaçlı davranış cihazı sinekler, diğer sosyal davranışlarının incelemek için kullanılabilir ve, genel olarak, temel bir davranışsal sürece deneyimi ile ilgili değişikliklerin araştırılması için ilgili olmalıdır.
Introduction
Hayvan sistemlerinde Saldırganlık şiddetle edinimi ve gıda, toprak ve arkadaşları gibi kaynakların holding ile ilişkilidir. Bu bireylerin uygunluk oynadığı önemli rol göz önüne alındığında, bu saldırganlık hayvan krallığının genelinde gelişmiştir olması şaşırtıcı değildir. Doğrudan bireyler fayda adaptif özelliği olarak, güçlü bir öğrenme ve bellek bileşeni saldırganlık ile ilişkilidir. Sosyal rütbe için rekabet, bir önceki dövüş deneyimi sonraki yarışmaların sonuçlarını etkiler. Genel olarak, önce kaybeden tecrübe artar ve kazanan bir deneyim azalır, daha sonraki yarışmaları kaybetme olasılığı ("kaybeden" ve "kazanan" etkileri denir). "Kaybeden" etkileri türlerin geniş bir yelpazede gözlenen ve bazı raporlar "kazanan" etkiler genellikle kısa süreli 2,10,11 arasında ise bu birkaç gün sürebilir düşündürmektedir oylandı.
Saldırgan davranış ilk raporumeyve sinekleri (D. ampelophila) seks tanıma ve cinsiyet seçimi 12 ile ilgili bir makalede 1915 yılında Sturtevant oldu. Daha sonra, erkek meyve daha tam muayeneleri saldırganlık uçmak Yarım yüzyıl meyve sineği kavgalar sırasında gözlenen davranış kalıplarının çoğu tarif, yapılmıştır. Bu deneyler genellikle saat 13-15 gözlenen kadın ve erkek sineklerin küçük gruplar halinde yürütülmüştür. Son zamanlarda, güçlü genetik araçlar diyadik tek seks mücadele kurulumları ve gözlem, D. kısa zamanlarda eklenmesiyle melanogaster saldırganlık 1,16 biyolojisi çalışmaları için önemli bir model sistem olarak ortaya çıkmıştır. Erkek ve dişi sineklerin aynı cinsiyetten çiftleri arasındaki kavgalar Analizi saldırganlık bir istatistiksel güvenilir bir şekilde 1,17 yılında birinden diğerine geçiş basmakalıp davranış kalıplarını içerdiğini göstermiştir. Diğerleri mücadelede görülürken gözlenen davranış kalıplarının bazıları cinsiyete özgü olanHer iki cinsiyette de s. Erkek kavgalar açık "kazananlar" ve "kaybedenler" ile egemenlik ilişkilerinin oluşumunda kadın kavgalar ve sonucu daha yüksek yoğunluk seviyelerine gidin. Şu anda birçok laboratuvarlar biyokimyasal 18, nöral 7,19-21 ve saldırganlık genetik temelleri 22 soruşturma başladı. Ne yazık ki, çalışmaların bir meta-analiz, farklı laboratuvarlarda deneysel prosedürlerin çokluğu kullanımına mücadele dinamikleri içgörü ve oluşumu ve egemenlik ilişkilerinin bakımı sorunlu kazanmak için. Esasen literatürde tanımlanan tekniklerin tüm arenalarda dışarı sinekler aktarmak için arenalarda 19,23,24 içine ve davranışsal deney 3,4 sırasında bunları tanıtmak için sinek kullanım ve manipülasyon içerir. Nazik aspirasyon sinekler 3,4,23-25 işlemek için en yaygın yolu, ancak soğuk ya da CO 2 anestezi de olsa p rağmen, 9,26 kullanılırnceki çalışmalar zaten bu işlemler sinek davranışı 27,28 üzerinde zararlı etkilere sahip olduğunu bildirmişlerdir. En az 24 saatlik bir süre davranışı 29,30 üzerindeki etkilerini en aza indirmek için herhangi bir anestezik kullanımı sonra tavsiye edilir.
Sinekler önceki mücadele deneyimlerinden öğrenmek ve öğrenme ve hafıza eşlik ve agonistik karşılaşmaların sonuçları olduğunu öne sürerek, yeni durumlarda kendi davranışsal model kullanımını değiştirin. Bu anlamda, kavgalar sonraki karşılaşmalarda sırasında daha fazla ve daha sık kullanmak sonra strateji çalışmış olduğunu öğrenmek ve sinekler hangi edimsel koşullanma öğrenme ortamlarına benzer uçmak. Egemenlik ilişkileri kavgalar sırasında oluşturulan edildikten sonra Sinekler kazananlar daha fazla ve kaybedenler daha az lunging ile kendi dövüş stratejilerini değiştirmek. Ayrılık bir süre sonra, önceki kaybedenler çok daha uysal davranışlar göstermek ve naif fl ile eşleştirilmiş savaşır nd 2 kaybetmek son derece muhtemeldirler veya önceki kazananlar 3,4. Ancak, sinekler ele dışlayan bir deneysel işlemin yokluğu zor "kaybeden" etkileri detaylı çalışmalar yapmıştır. Yeni bir çalışmada, rutin kullanımını ortadan kaldıran yeni prosedüre davranışsal odalarına sinekler tanıtmak için laboratuvarlar (aspirasyon ve soğuk anestezi) kullanılan iki deneysel prosedürleri karşılaştırıldı. Sonuçlar soğuk anestezi aspirasyon çok saldırganlık üzerine daha büyük olumsuz etkileri vardı, ama bile aspirasyon sinekler tarafından saldırganlık düzeyini azalttığını göstermiştir. Aspirasyon, ancak saldırganlığı eşlik öğrenme ve hafıza üzerinde çok önemli etkilere neden etmedi. İki deneysel prosedürler (aspirasyon ve hiçbir işleme), sineklerin ele deneysel prosedür 5,6 elendiği zaman sağlam "kaybeden" etkisi sadece gözlendi özdeş protokol sonrasında.
İdeal olarak, labo Drosophila saldırganlık çalışmalarıratories normalde (kaçmaya savunmak için kaynaklar için rekabet, bölge ve uzay) vahşi karşılaşabileceğiniz sinekler çevresel durumları içermelidir. Buna ek olarak, deneysel koşullar güvenilir, neden gözlemlemek ve inceleme altında davranışlarını yorumlamak için optimize edilmelidir (hayvan taşıma minimize anestezik olarak CO 2 kullanımını sınırlamak ve deneysel prosedürler standart çalışın). Çoğu veya bütün bu konular ele çalışırken, biz sırasında ve davranışsal arenalarda onları tanıttıktan sonra, daha önce sineklerin işlenmesini ortadan kaldıran yeni bir davranış aparat tasarladı. Bu aparat sayesinde, sinekler kendi doğuştan negatif geotaxis taşındı ve içine ve kavga odalarından dışarı aktarılacak kullanın. (A) bireyler arasında davranışsal değişkenlik azaltmak;: sinekler işlenmesini ortadan kaldırarak, protokol hedefliyor Sinekler etkileşim ve net baskınlık ilişkileri (erkek) oluşturmak için (b) gerekli zaman azaltmak; ve (c) güvenilir yeterince güçlü behavio nedenral değişiklikleri "kaybeden" etkilerin oluşmasına izin vermek.
Bu protokol, yeni bir deneysel düzenek ve aşamalı bir prosedür ile bir adım saldırganlık analiz etmek ve D'de güçlü bir "kaybeden" etkisi oluşumuna izin vermek için tarif melanogaster. Biz bu davranışsal cihaz kolayca meyve sinekleri tarafından sergilenen diğer sosyal davranışların incelenmesi için adapte edilebilir bekliyoruz.
Protocol
Representative Results
Discussion
Saldırganlık çalışma için bir model organizma olarak güçlü genetik yöntemlerle Drosophila kullanarak modern çağın, güvenilir dövüş davranış sinekler 1,7 tek çiftleri elde edilebileceği roman deneysel arenalarda tanıtımıyla bir düzine yıl önce başladı 8,17,19. Bu arenalarda istenen kaynaklar (gıda fincan, potansiyel arkadaşları) ve kaybeden için bir boşluk içine çekilmeye uçar dahil. Bu arenalarda elde edilen sonuçlar meyve sineği kavga davr…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu araştırma fon çalışma tasarımı, veri toplama ve analizi, yayınlama kararı, ya da yazının hazırlanmasında hiçbir rolü vardı EAK Ulusal Genel Tıp Bilimleri Enstitüsü (GM099883 ve GM074675) hibe tarafından desteklenmiştir. (: Kontak Biz davranışsal aparat tasarımı için Harvard Tıp Okulu'nda bizim makine dükkandan halkına teşekkür http://mikesmachine.com).
Yazar katkıları: ST, BC davranışsal aparat tasarladı. ST tasarlanmış ve deneysel protokol optimize edilmiş. ST ve M.Ö. gerçekleştirilen ve deneyler analiz. ST, EAK ve M.Ö. kağıt yazdı.
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 |
References
- 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. Genetics. 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).
