초파리 연관적 역경 학습을 연구하는 새로운 패러다임으로서의 수동적인 회피 행동
Summary
이 작품은 성인 과일 파리에서 역경 연관 학습의 분석을 허용하는 간단한 행동 패러다임을 설명합니다. 이 방법은 특정 환경 적 맥락과 감전 사이에 형성된 협회로 인해 타고난 음극식 행동을 억제하는 데 기반을 두고 있습니다.
Abstract
이 프로토콜은 성인 파리의 회선 적 연관 학습을 분석하기위한 새로운 패러다임을 설명합니다 (Drosophila melanogaster). 패러다임은 동물이 이전에 감전을 받은 구획을 피하는 법을 배우는 실험실 설치류의 수동 회피 행동과 유사합니다. 분석법은 파리의 부정적인 지질세를 이용하며, 이는 수직 표면에 배치될 때 올라가려는 충동으로 나타납니다. 설정은 수직 지향 상부 및 하부 구획으로 구성됩니다. 첫 번째 시험에서 비행은 보통 3-15 s 이내에 나가는 낮은 구획에 배치되고 전기 충격을 받는 상부 구획으로 단계입니다. 두 번째 시험 동안, 24 시간 후, 대기 시간이 크게 증가한다. 동시에, 충격의 수는 상부 구획에 관하여 연장 기억을 형성했다는 것을 나타내는 첫번째 예심에 비해 감소됩니다. 집계 카운터와 스톱워치 또는 Arduino 기반의 간단한 장치로 대기 시간 및 충격 횟수를 기록할 수 있습니다. 분석법을 어떻게 사용할 수 있는지 설명하기 위해 , D. 멜라노가스터 와 D. 시뮬란스의 수동 회피 행동은 여기에서 특징지어졌습니다. 늦은 시간과 충격의 수를 비교하는 것은 D. 멜라노가스터 와 D. 시뮬란 모두 수동 회피 행동을 효율적으로 배운 것으로 나타났습니다. 남성과 여성 파리 사이에 통계적 차이가 관찰되지 않았습니다. 그러나, 남성은 첫 번째 재판에 상부 구획을 입력 하는 동안 조금 더 빨랐다, 여성 모든 보존 재판에서 충격의 약간 높은 수를 받은 동안. 서양 식단 (WD)은 비행 운동이이 효과를 균형 조정하는 동안 남성 파리의 학습과 기억을 크게 손상시켰습니다. 함께 촬영, 파리의 수동 회피 행동은 학습과 기억의 기본 메커니즘을 공부하는 데 사용할 수있는 간단하고 재현 가능한 분석법을 제공합니다.
Introduction
학습과 기억은 드로소필라(D.)에서 인간1에 이르는 환경에 대한 진화적으로 고대의 적응 메커니즘입니다. 과일 비행은 본질적인 분자 기계장치를 해부하기 위하여 강력한 유전 공구의 넓은 범위를 제공하기 때문에 학습과 기억의 근본적인 원리를 공부하는 강력한 모형 유기체입니다2. rutabaga3, 기억 상실4 및 기억에 중요한 dunce5 유전자를 확인한 선구적인 유전자 선별 연구는 과일 파리가 음식, 잠재적 인 동료를 찾고 육식 동물을 피하기 위해 예리한 냄새 감각에 의존함에 따라 후각 컨디셔닝을 이용했습니다.
후각 컨디셔닝은 툴리와 퀸7,8에 의해 후각 T-미로의 도입 덕분에 학습과 기억의 메커니즘을 연구하는 인기있는 패러다임이되었다. 그 후, 시각적 컨디셔닝9, 구애 컨디셔닝10, 역경 광탁 억제 분석 분석11, 말살 노출 컨디셔닝 등 다양한 유형의 학습 및 메모리를 측정하는 다른 방법이 제안되었습니다. 그러나 이러한 애서의 대부분은 대학 워크샵에서 사용자 정의 구축하거나 공급 업체를 통해 구입해야하는 복잡한 설정이 있습니다. 여기에 설명된 패러다임은 몇 가지 사용 가능한 소모품으로 쉽게 조립할 수 있는 파리의 역경 적 연관 학습을 연구하는 간단한 행동 적 분석법을 기반으로합니다.
설명된 패러다임은 동물이 이전에 전기 발 shock13을 받은 구획을 피하는 법을 배우는 실험실 마우스 및 쥐의 수동 (또는 억제) 회피 행동과 동일합니다. murids에서, 절차는 밝은 빛의 타고난 회피와 어두운 영역에 대한 선호에 기초한다14. 첫 번째 시험에서 동물은 동물이 빠르게 빠져 나가는 밝은 구획에 배치되어 전기 발 충격이 전달되는 어두운 칸으로 들어갑니다. 일반적으로 단일 평가판은 고체 장기 메모리를 형성하기에 충분하므로 대기 시간이 24시간 후에 크게 증가합니다. 대기 시간은 다음 역경 자극과 특정 환경 사이의 연관성을 기억하는 동물의 능력의 인덱스로 사용된다15.
이 작품은 비용 효율성, 더 큰 샘플 크기, 규제 감독의 부재 및 강력한 유전 도구에 대한 액세스를 포함하여 설치류 모델에 비해 몇 가지 이점을 제공하는 모델 시스템으로 D.를 사용하는 유사한 절차를 설명합니다16,17. 절차는 부정적인 지질 택시 행동을 기반으로, 이는 그들이 수직 표면에 배치 될 때 상승 파리의 충동에 명시18. 설정은 두 개의 수직 챔버로 구성됩니다. 첫 번째 시험에서는 과일 파리를 하부 구획에 배치합니다. 거기에서, 그것은 일반적으로 3-15 s 이내에 종료, 그것은 감전을 수신 하는 상부 구획에 스테핑. 1분 시험 중에 일부 파리는 때때로 상부 구획에 다시 들어갈 수 있으며, 이로 인해 추가적인 감전이 발생할 수 있습니다. 테스트 단계 동안, 24 시간 후, 대기 시간이 크게 증가된다. 동시에, 충격의 수는 파리가 상부 구획에 대한 역경 연관 메모리를 형성것을 나타내는 첫날에 비해 감소된다. 대기 시간, 충격 수 및 그루밍 시합의 지속 시간 및 빈도는 동물 행동과 역경 자극과 특정 환경 사이의 연관성을 형성하고 기억하는 능력을 분석하는 데 사용됩니다. 대표적인 결과는 서양 규정식 (WD)에 노출이 크게 수컷 파리의 수동 회피 행동을 손상한다는 것을 보여줍니다, WD가 심오하게 비행의 행동과 인식에 영향을 미친다는 것을 건의합니다. 반대로, 비행 운동은 WD의 부정적인 효과를 완화하여 수동 회피 행동을 개선했습니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
위협적인 자극의 회피는 C. 우아함 에서 인간32에 이르기까지 다양한 종의 적응 행동의 중요한 특성입니다. 일반적으로 역경 이벤트의 탈출을 수반 회피 학습 절차는 일반적으로 1970 년대 이후 실험실 설치류13 에서 학습 및 메모리 프로세스를 조사하기 위해 동작 작업을 사용한다32. 활성 회피 절차에서, 무관심 자극 또는 조건된 신호 (CS…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 연구는 NIH R15ES029673 (AKM)에 의해 부분에서 지원되었다.
Materials
| Bloomington Formulation diet | Nutri-Fly | 66-112 | Available from Genesee Scientific Inc., San Diego, CA |
| 1000 µL Blue tip | Fisher | NC9546243 | |
| 17 x 100 mm 14 mL polypropylene culture tube | VWR | 60818-689 | |
| Aduino-based Automatic Kontrol Module | In-house | AKM-007 | This unit is optional. Complete description, schematics, wiring diagram and a code are provided at the ECU Digital Market – https://digitalmarket.ecu.edu/akmmodule |
| Dual-Display 2-Channel Digital Clock/Timer | Digi-Sense | AO-94440-10 | https://www.amazon.com/Cole-Parmer-AO-94440-10-Dual-Display-2-Channel-Jumbo-Digit/dp/B00PR0809G/ref=sr_1_5?dchild=1&keywords=Dual-Display+timer+jumbo&qid=1627660660&sr= 8-5#customerReviews |
| Electronic Finger Counter | N/A | N/A | https://www.amazon.com/gp/product/B01M8IRK6F/ref=ppx_yo_dt_b_search_asin_title?ie=UTF8&psc=1 |
| Fisherbrand Sparkleen 1 Detergent | Fisher Scientific | 04-320-4 | |
| Fly mouth aspirator | In-house | Prepared as described in reference 19. | |
| Grass S88 stimulator | N/A | N/A | Could be replaced with any stimulator which can provide described parameters |
| Kim-wipes | Fisher Scientific | 06-666 | Kimberly-Clark Professional 34120 |
| Metal block for fly immobilization | In-house | 4 x 13 x 23.5cm aluminum block | |
| Nutiva USDA Certified Organic, non-GMO, Red Palm Oil | Nutiva | N/A | https://www.amazon.com/Nutiva-Certified-Cold-Filtered-Unrefined-Ecuadorian/dp/B00JJ1E83G/ref=sxts_rp_s1_0?cv_ct_cx=Nutiva+USDA+Certified+Organic%2C+non-GMO%2C+Red+Palm+Oil&dchild=1&keywords=Nutiva+USDA+Certified+Organic%2C+non-GMO%2C+Red+Palm+Oil&pd_rd_i=B00JJ1E83G&pd_ rd_r=f35e9d2f-afe4-44b6-afc2-1c9cd705be18&pd_rd_w= R3Zb4&pd_rd_wg=eUv1m&pf_rd_ p=c6bde456-f877-4246-800f-44405f638777&pf _rd_r=M94N11RC7NH333EMJ66Y &psc=1&qid=1627661533&sr=1-1-f0029781-b79b-4b60-9cb0-eeda4dea34d6 |
| Shock tube | CelExplorer | TMA-201 | https://www.celexplorer.com/product_detail.asp?id=217&MainType=110&SubType=8 |
| Stopwatch | Accusplit | A601XLN | https://www.amazon.com/gp/product/B0007ZGZYI/ref=ppx_yo_dt_b_search_asin_title?ie=UTF8&psc=1 |
| Transparent vinyl tubing (3/4” OD, 5/8” ID) | Lowes | Avaiable from Lowes |
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