ERRATUM NOTICE
Important: There has been an erratum issued for this article. Read more …
Summary
Bu çalışma, yetişkin meyve sineklerinde aversif ilişkilendirilebilir öğrenmenin analizine izin veren basit bir davranış paradigmasını açıklar. Yöntem, belirli bir çevresel bağlam ile elektrik çarpması arasında oluşan ilişki nedeniyle doğuştan gelen negatif jeotaksi davranışını bastırmaya dayanır.
Abstract
Bu protokol, yetişkin sineklerde (Drosophila melanogaster) aversif ilişkilendirilebilir öğrenmeyi analiz etmek için yeni bir paradigmayı açıklar. Paradigma, hayvanların daha önce elektrik şoku aldıkları bir bölmeden kaçınmayı öğrendikleri laboratuvar kemirgenlerindeki pasif kaçınma davranışına benzer. Test, dikey bir yüzeye yerleştirildiklerinde tırmanma dürtüsü olarak ortaya çıkan sineklerdeki negatif jeotaksiden yararlanır. Kurulum dikey olarak yönlendirilmiş üst ve alt bölmelerden oluşur. İlk denemede, bir sinek genellikle 3-15 s içinde çıktığı yerden bir alt bölmeye yerleştirilir ve elektrik çarpması aldığı üst bölmeye adım atar. İkinci deneme sırasında, 24 saat sonra, gecikme süresi önemli ölçüde artar. Aynı zamanda, şokların sayısı ilk denemeye kıyasla azalır, bu da sineklerin üst bölme hakkında uzun süreli bellek oluşturduğunu gösterir. Gecikme sürelerinin kayıtları ve şok sayısı bir çetele sayacı ve kronometre ile veya Arduino tabanlı basit bir cihazla gerçekleştirilebilir. Tahlillerin nasıl kullanılabileceğini göstermek için, D. melanogaster ve D. simulans erkek ve dişi pasif kaçınma davranışı burada karakterize edildi. Gecikme süreleri ve şok sayısının karşılaştırılması, hem D. melanogaster hem de D. simulans sineklerinin pasif kaçınma davranışını verimli bir şekilde öğrendiğini ortaya koydu. Erkek ve dişi sinekler arasında istatistiksel bir fark gözlenmedi. Bununla birlikte, erkekler ilk denemede üst bölmeye girerken biraz daha hızlıydı, dişiler ise her tutma denemesinde biraz daha yüksek sayıda şok aldı. Batı diyeti (WD) erkek sineklerde öğrenme ve hafızayı önemli ölçüde bozarken, uçuş egzersizi bu etkiyi dengeledi. Birlikte ele alındığında, sineklerdeki pasif kaçınma davranışı, temel öğrenme ve hafıza mekanizmalarını incelemek için kullanılabilecek basit ve tekrarlanabilir bir test sunar.
Introduction
Öğrenme ve hafıza, Drosophila'dan (D.) insana korunmuş, evrimsel olarak eski bir çevreye adaptasyon mekanizmasıdır1. Meyve sineği, içsel moleküler mekanizmaları incelemek için çok çeşitli güçlü genetik araçlar sunduğu için öğrenmenin ve belleğin temel ilkelerini incelemek için sağlam bir model organizmadır2. Rutabaga3, amnesiac4 ve öğrenme ve hafıza için kritik olan dunce5 genlerini tanımlayan öncü genetik tarama çalışmaları2, meyve sinekleri yiyecek, potansiyel eş bulmak ve avcılardan kaçınmak için keskin koku alma duyularına güvendikleri için koku şartlandırmadan yararlandı6.
Koku şartlandırma, Tully ve Quinn7,8 tarafından koku T labirentinin tanıtılması sayesinde öğrenme ve hafıza mekanizmasını incelemek için popüler bir paradigma haline gelmiştir. Daha sonra, görsel koşullandırma9, kur şartlandırma10, aversif fototaksi bastırma tahlil11 ve yabanağ maruz kalma koşullandırması12 dahil olmak üzere çeşitli öğrenme ve hafıza türlerini ölçmek için başka yöntemler önerilmiştir. Ancak, bu tahlillerin çoğu, bir üniversite atölyesinde özel olarak inşa edilmesi veya bir satıcı aracılığıyla satın alınması gereken karmaşık bir kuruluma sahiptir. Burada açıklanan paradigma, sineklerde aversif ilişkilendirilebilir öğrenmeyi incelemek için basit bir davranışsal teste dayanmaktadır ve bu da mevcut birkaç malzemeyle kolayca bir araya getirilebilir.
Açıklanan paradigma, hayvanların daha önce elektrikli ayak şoku aldıkları bir bölmeden kaçınmayı öğrendikleri laboratuvar farelerinde ve sıçanlarda pasif (veya inhibitör) kaçınma davranışına eşdeğerdir13. Muridlerde, prosedür parlak ışıktan doğuştan kaçınmalarına ve daha koyu alanlar için tercihlerine dayanır14. İlk denemede, hayvan, hayvanın hızla çıktığı parlak bölmeye yerleştirilir, elektrik ayak şokunun verildiği karanlık bir bölmeye adım atarak. Genellikle, tek bir deneme sağlam bir uzun süreli bellek oluşturmak için yeterlidir, bu da 24 saat sonra önemli ölçüde gecikme süresine neden olan. Gecikme daha sonra hayvanın aversif uyaran ve belirli ortam arasındaki ilişkiyi hatırlama yeteneğinin bir indeksi olarak kullanılır15.
Bu çalışma, D.'yi maliyet etkinliği, daha büyük numune boyutu, düzenleyici gözetimin olmaması ve güçlü genetik araçlara erişim dahil olmak üzere kemirgen modellerine göre çeşitli avantajlar sunan bir model sistemi olarak kullanan benzer bir prosedürü açıklar16,17. Prosedür, sineklerin dikey bir yüzeye yerleştirildiklerinde tırmanma dürtüsüyle kendini gösteren negatif jeotaksi davranışına dayanmaktadır18. Kurulum iki dikey bölmeden oluşur. İlk denemede, bir meyve sineği alt bölmeye yerleştirilir. Oradan, genellikle 3-15 s içinde çıkar ve elektrik çarpması aldığı üst bölmeye adımını atlar. 1 dakikalık bir deneme sırasında, bazı sinekler zaman zaman üst bölmeye tekrar girebilir ve bu da ek bir elektrik çarpmasına neden olabilir. Test aşamasında, 24 saat sonra, gecikme süresi önemli ölçüde artar. Aynı zamanda, sineklerin üst bölme hakkında aversif ilişkilendirilebilir bellek oluşturduğunu gösteren ilk güne kıyasla şok sayısı azalır. Gecikme süresi, şok sayısı ve tımar nöbetlerinin süresi ve sıklığı daha sonra hayvan davranışını ve aversif uyaran ile belirli ortam arasındaki ilişkiyi oluşturma ve hatırlama yeteneğini analiz etmek için kullanılır. Temsili sonuçlar, Batı diyetine (WD) maruz kalmanın erkek sineklerde pasif kaçınma davranışını önemli ölçüde bozdığını ortaya koymaktadır ve WD'nin sineğin davranışını ve bilişini derinden etkilediğini göstermektedir. Tersine, uçuş egzersizi WD'nin olumsuz etkisini hafifletti ve pasif kaçınma davranışını geliştirdi.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. Pasif kaçınma aparatı hazırlanması
- 14 mL polipropilen kültür tüpünün duvar yüzeyine dik ve tüp tabanından 8 mm uzakta 4 mm'lik bir delik açın.
NOT: En iyi sonuçlar için elektrikli matkap ve 5/32 matkap ucu kullanın. - Çelik bir yardımcı bıçak kullanarak, 45 mm uzunluğunda bir tüp alt parçası oluşturmak için 14 mL polipropilen kültür tüpünün üst kısmını kesin. Alt parça alt bölme görevi görür.
- 1.000 μL mavi pipet ucunun ucunu tek kenarlı bir jilet kullanarak kesin ve açıklığı tek bir sinek geçişi için yeterince geniş hale getirin. 12 mm'lik bir parça oluşturmak için mavi ucun daraltıcı kısmını kesin. Bu parçayı alt bölmenin 4 mm'lik bir deliğine sıkıca yerleştirin. Bu, sinekleri aktarmak için bir yükleme iskelesi olarak kullanılır.
- Bir kavrama oluşturmak için 15 mm'lik şeffaf vinil boru 5/8" ID'yi kesin (bkz. Malzeme Tablosu). Alt bölmeyi üst bölmeye güvenli bir şekilde takmak için üst ve alt bölmeyi karşı uçlardan kaplin içine yerleştirin.
- 2 uçlu ayarlanabilir bir kelepçe kullanarak montajı dikey bir standa takın. Montajı üst bölme olarak şok tüpü ile dikey olarak yönlendirin.
- Elektrik şokları sağlamak için şok tüpü tellerini bir elektrik stimülatörüne bağlayın (bkz. Malzeme Masası). Antrenman süresinin süresi 1 dk'dır.
NOT: Gözlemi kolaylaştırmak için, bir parça beyaz kağıdı cihazın beyaz bir arka planı olarak hizmet edecek şekilde şok tüpünün arkasına yerleştirin. Şok bölmesinin üzerine 75 W eşdeğeri yumuşak ampullü bir lamba koyun. Kurulumun önüne ayarlanabilir bir kol büyüteç lambası yerleştirin. Pasif kaçınma aparatının bir gösterimi Şekil 1'de gösterilmiştir.
2. Sineklerin pasif kaçınma prosedürü için hazırlanması
- 3-4 günlük D. melanogaster veya D. simulans sineklerini buz gibi blok kullanarak hareketsiz hale getirin ve daha önce açıklanan prosedürü takip ederek deneyden 24 saat önce (şişe başına 1 sinek) yiyeceklerle bireysel şişelere aktarın.
NOT: Burada açıklanan deneyler 3-4 günlük erkek ile karşılaştırıldı. dişi D. melanogaster ve D. simulans sinekleri. - Davranış deneylerinden önce, tüm şişeleri kodla. Bunun için, her gruba bir harf atayın, örneğin, "A", "B", "C" vb. Bu kodu yalnızca tüm veriler kaydedildikten ve çözümlendikten sonra ortaya çıkardı. Bireysel varyasyonlara karşı koymak için genotip veya tedavi başına en az 20 sinek kullanın.
NOT: Deneylerin ve analizlerin "kör" olarak gerçekleştirilmesi, sinek ve veri analizinin performansını değerlendirmede bir önyargının hariç tutulmasını sağlar.
3. İlk denemeyi gerçekleştirmek
- Daha önce 20 olarak açıklanan bir sinek ağzı aspiratörü (bkz. Malzeme Tablosu) kullanarak, bir sineği tek tek şişeden yükleme yuvası aracılığıyla alt bölmeye hafifçe aktarın. Havayı emerek ağız aspiratörüne bir sineği hafifçe emer. Yükleme iskelesine hafifçe üfleyerek sineği yatırın.
NOT: Yakalama ve yükleme sırasında hayvanı strese almaktan kaçının. - Sinek alt bölmeye yüklendikten hemen sonra, 1 dakikalık bir zamanlayıcı ve kronometre başlatın.
NOT: Kronometre, gecikmeleri ölçmek ve şok sayısını saymak için sayma sayacı için kullanılır. - Sinek tüm pençeleri ızgaraya yerleştirerek şok tüpüne girdiğinde ilk gecikmeyi kaydetmek için kronometreye basın. Sineğe elektrik şoku vermek için uyarıcıyı açın. Stimülasyon parametreleri 120 volt, 1000 ms süre, 1 nabız/sn (BES), tren süresi 2000 ms'dir.
- Sinek şok tüpüne tekrar girerse ek şoklar sunun. 1 dakikalık deneme sırasında alınan şok sayısını bir çetele sayacı veya Arduino tabanlı bir sayaçla kaydedin (bkz. Malzeme Tablosu). Arduino tabanlı sayacı kullanıyorsanız, lütfen aşağıdaki adımları izleyin.
NOT: İsteğe bağlı Arduino tabanlı bir cihaz AKM-007 (bkz. Malzeme Tablosu), cihazdaki ilgili düğmelere basıp bırakarak her hayvan için zaman, gecikme süresi, şok sayısı ve tımar zıplamalarının sıklığını ve süresini ölçmek için kullanılabilir. Cihazdaki düğmeler gecikme süresini ölçmek, şok sayısını yönetmek ve kaydetmek ve tımar zıplamalarının sıklığını ve süresini ölçmek için atanır.- 3.2. adımda Başlat düğmesine ve 3.3.
- Bir tımar maçının süresini kaydetmek için, cihazdaki bir tımar maçının başındaki Tımar düğmesine basın ve bu düğmeyi tımar maçının sonunda bırakın.
NOT: Tımar bouts 1 dakika deneme boyunca ölçüldü. Kapsamlı bakım hayvan stresinin göstergesi olabilir21,22. Arduino tabanlı cihaz, tüm verileri CSV dosyası olarak bir bellek kartına kaydeder.
- 1 dakikalık bir denemenin sonunda, sineği yavaşça tek bir şişeye geri aktarın. Gecikmeyi, alınan şokların sayısını ve davranıştaki önemli değişiklikleri yazın.
- Alt ve şok bölmesini % 70 etanol ile temizleyin, tüy bırakmayan bir temizleme dokusuyla silin ( bkz. Malzeme Masası) ve saç kurutma makinesi ile kurulayın. Denemeyi bir sonraki sinekle tekrarlayın.
- Davranış deneylerinden sonra alt bölmeyi su ve kokusuz deterjanla temizleyin. Alt bölmeyi ve şok bölmesini % 70 etanol ile silin ve gece boyunca hava kurutun.
4. İkinci denemeyi gerçekleştirmek
- Yukarıda açıklanan yordamı (adım 3) 24 saat sonra tekrarlayarak ikinci denemeyi gerçekleştirin. Sinekleri önceki günle aynı sırada test edin.
5. Sonuçların analizi
- Her deney grubu için deneme 1 ve deneme 2 için ortalama gecikme süresini, ortalama şok sayısını ve tımar zıplama süresini hesaplayın. Tukey'in testini kullanarak geçici analizlerle birden fazla karşılaştırma için iki gruplu karşılaştırma veya ANOVA için öğrenci t testi gerçekleştirin23.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Pasif kaçınma D. melanogaster (Kanton-S) ve D'de çalışılmıştır. Simulans. Deneyler, ardışık denemeler arasındaki gecikmeleri ve alınan şokların sayısını karşılaştırdı. Başlangıçta, deneyler 3-4 günlük erkek D. melanogaster sinekleri ile gerçekleştirildi. Sinekler, standart Bloomington Formülasyon diyetinde 12 saat açık-karanlık döngü, % 70 nem ve kontrollü nüfus yoğunluğu altında 24 ° C'de iklim kontrollü bir ortamda sürdürülür. Yoğunluk, tüm gruplar için üreme koşulları sabit tutularak kontrol edildi. 15 erkek ve 15 dişi, yavruları oluşturmak için 24 ° C'de bir şişede 48 saat,% 70 nemde ve 12 saat ışık döngüsünde yetiştirildi. Bir meyve sineği pasif kaçınma davranışı 24 saat aralıklı dört 2 dakikalık denemede çalışıldı. Denemeler günün aynı saatinde yapıldı. Bir sinek deneme sırasında tek bir şişeden hafifçe emiş ve bir yükleme yuvası aracılığıyla alt bölmeye aktarılmıştı (Şekil 1). Deneyler, D. melanogaster'ın pasif kaçınma davranışını başarıyla öğrenebileceğini ve ezberleyebileceğini ortaya koydu. İlk denemede, naif sinek ortalama 16 s (16.15±2.64) içinde üst bölmeye girer ve genellikle ortalama 2 şok (2.18±0.19) alarak tekrar içine girerdi. Ardışık denemeler sırasında, gecikme süresi önemli ölçüde artarken, şok sayısı azalacak ve bu da sineklerin üst bölme ile elektrik çarpması arasındaki ilişkiyi öğrendiğini gösterir (Tablo 1, Şekil 2 A,B). Frekans dağılımının analizi negatif jeotaksinin güçlü bir motivasyon olduğunu göstermiştir. İlk deneme sırasında, çoğu naif sinek 5-15 s (bin 10, Şekil 2C) içindeki üst bölmeye girer ve 1-3 şok alır (Şekil 2D). Buna karşılık, çoğu sinek dördüncü denemede üst bölmeye girmez ve buna bağlı olarak herhangi bir şok almaz (Şekil 2E, F).
Pasif kaçınma testinin diğer meyve sineği türlerinde işe yaradığını doğrulamak için deneyler, yukarıda açıklanan melanogaster sinekleriyle aynı barınma koşullarında tutulan D.simulans erkek ve dişi sineklerinde tekrarlandı. Deneme süresi 1 dakikaya düşürüldü. Gecikme süreleri için frekans dağılımı, sinek ilk denemede 60 s içindeki üst bölmeye girmezse, genellikle hiç girmediğini açıkça göstermiştir (Şekil 3C). Yukarıda açıklanan deneyler, tek bir denemenin bile bir sineğin aversif ilişkiler kurması için yeterli olduğunu güvenilir bir şekilde gösterdiğinden, deneme sayısı üçe düşürüldü. D. simulans erkek ve dişi sinekler, grafik ve tablolardaki verilerden de açıkça görüldüğü gibi pasif kaçınma davranışını öğrenmede etkiliydi (Şekil 3, Şekil 4; ve Tablo 2, Tablo 3).
Erkekler ve kadınlar arasındaki gecikme süreleri ve şok sayısının karşılaştırılması istatistiksel olarak anlamlı bir fark ortaya çıkarmadı (Şekil 5 A,B). Bununla birlikte, erkek sinekler ilk denemede üst bölmeye biraz daha hızlı girerken, dişiler her denemede biraz daha yüksek sayıda şok aldı (Şekil 4A, B). Fark özellikle frekans dağılımlarını gösteren grafiklerde belirgindi (Şekil 4C-F). Üçüncü denemede gecikme sıklıklarının frekans dağılımı, çoğu sinekin üst bölmeye 7,5-12,5 sn içinde girdiğini gösterdi (Şekil 4E). Üçüncü denemedeki şok sayısı için frekans dağılımı, dişi sineklerin son denemede ortalama 1-2 şok aldığını göstermektedir (Şekil 4F).
Denemeler sırasında toplam tımar davranışı süresi de kaydedildi. Sinek tımar davranışı, kanatları, başı ve vücudu süpüren ön ve arka ayakların tekrarlanan koordineli hareketinden oluşur24. Otomatik bakım olarak da bilinen kendi kendine bakım, daha önce flies24, laboratuvar kemirgenleri25 ve insanlar22'deki davranışsal stresle bağlantılıdır. Bu nedenle, kendi kendine bakım davranışı çalışmaları - anksiyete ile ilgili davranışlar hakkında içgörüler sağlayabilir26. Pasif kaçınma denemeleri sırasında tımar nöbetlerinin toplam süresinin analizi, ikinci ve üçüncü denemelerde kadın sineklerde kendi kendine tımarın önemli ölçüde arttığını ortaya koydu (Şekil 5C, Tablo 4).
Artan kanıtlar, yüksek kalorili WD ile bozulmuş bilişsel performans arasında bir ilişki olduğunu göstermektedir27. Deneysel olarak, WD mitokondriyal beyin fonksiyonu, nörogenez ve sinaptik plastisite üzerinde olumsuz etkiler üretir28,29,30. Yeni bir çalışma, WD'nin trigliseritleri artırdığını ve D.'deki ömrü kısalttığını, uçuş egzersizinin ise WD31'in zararlı etkisini dengelediğini belgeledi. WD ve uçuş egzersizinin pasif kaçınma davranışı üzerindeki etkilerini araştırmaya başlamak için, D. simulans erkek sinekleri daha önce açıklanan protokollere göre 5 gün WD, uçuş egzersizi veya WD ve uçuş egzersizinin bir kombinasyonuna maruz kaldı31. %15 Nutiva USDA Sertifikalı Organik, GDO'suz, Kırmızı Palmiye Yağı, %15 Sakaroz ve 0,1M NaCl içeren WD, başka bir yerde yayınlandığı gibi hazırlandı31. Uçuş egzersizi, bir elektrik motoruna bağlı yatay bir platforma bağlı ve bir zamanlayıcı tarafından çalıştırılan 1 galonluk şeffaf plastik varillerde bulunan altmış erkek sinek grupları üzerinde gerçekleştirildi. Egzersiz daha önce yayınlandığı gibi 5 gün boyunca her gün 7 saat boyunca gerçekleştirildi31. 5 günlük diyet ve egzersiz rejiminin sonunda sinekler soğuk anestezi altında bireysel şişelere ayrıştırıldı ve pasif kaçınma davranışının iki denemesine tabi tutuldu. Deneyler, WD'nin denemelerde alınan şok sayısını bir ve iki artırdığını ve deneme ikide gecikmeyi azalttığını göstererek, WD'nin sineklerde aversif ilişkisel öğrenmeyi önemli ölçüde bozdığını göstermiştir (Şekil 6, Tablo 5). WD ve egzersiz kombinasyonuna sahip bir grupta ikinci denemedeki şok sayısında da düşüş eğilimi vardı, bu da egzersizin kalori aşırı yüklenmesinin etkisini azaltabileceğini düşündürdü.
Şekil 1: Pasif kaçınma testini gösteren şematik. Alt bölme boyutları 45 mm uzunluğunda ve 17 mm dış çaplıdır. Üst bölme boyutları 80 mm uzunluğunda ve 18 mm dış çaplıdır. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 2: D. melanogaster erkeklerde pasif kaçınma davranışı. (A) Deneme başına ortalama gecikme süresi(ler). Grafik, deneme sayısıyla birlikte gecikme sürelerinin önemli ölçüde arttığını göstermektedir. Her çubukta sinek sayısı belirtilir. (B) Deneme başına ortalama şok sayısı. Grafik, deneme sayısıyla şok sayısının önemli ölçüde azaldığını göstermektedir. (C) İlk denemede bir gecikme süresi içindeki sinek sayısını gösteren frekans dağılımı. X eksenindeki sayılar depo gözü merkezleridir. Kutular aralıklardır (0-5 s, 5-15 s, 15-25 s, vb.). Grafik, çoğu sinekin üst bölmeye 5-15 s. (D) Frekans dağılımı içinde girdiğini ve ilk denemede bir şok kutusu içindeki sinek sayısını gösterdiğini gösterir. X eksenindeki sayılar depo gözü merkezleridir. Grafik, çoğu sineklerin ilk denemede 1-3 şok aldığını gösterir. İlk denemede şok bölmesine birkaç sinek girmedi ve sıfır şok aldı. Sonraki duruşmaların dışında tutuldular. (E) Dördüncü denemede bir gecikme süresi içindeki sinek sayısını gösteren frekans dağılımı. Grafik, çoğu sineklerin üst bölmeye girmediğini gösterir. (F) Dördüncü denemede bir şok kutusu içindeki sinek sayısını gösteren frekans dağılımı. Grafik, çoğu sineklerin son denemede 0 şok aldığını göstermektedir. Kısaltmalar: ns- önemsiz, *- P<0.05, **- P<0.01, ***-P<0.001, ****- P<0.0001. Tukey'in çoklu karşılaştırma testi ile tek yönlü ANOVA. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 3: D. simulans erkeklerde pasif kaçınma davranışı. (A) Deneme başına ortalama gecikme süresi(ler). Grafik, deneme sayısıyla birlikte gecikme sürelerinin önemli ölçüde arttığını göstermektedir. (B) Deneme başına ortalama şok sayısı. Grafik, deneme sayısıyla şok sayısının önemli ölçüde azaldığını göstermektedir. (C) İlk denemede bir gecikme süresi içindeki sinek sayısını gösteren frekans dağılımı. Grafik, çoğu sineklerin üst bölmeye 2,5-12,5 sn içinde girdiğini gösterir. X eksenindeki sayılar depo gözü merkezleridir. (D) İlk denemede bir şok kutusu içindeki sinek sayısını gösteren frekans dağılımı. Grafik, çoğu sineklerin ilk denemede 1-3 şok aldığını gösterir. (E) Üçüncü denemede bir gecikme süresi içindeki sinek sayısını gösteren frekans dağılımı. Grafik, çoğu sineklerin üst bölmeye girmediğini gösterir. (F) Üçüncü denemede bir şok kutusu içindeki sinek sayısını gösteren frekans dağılımı. Grafik, çoğu sineklerin son denemede 0 şok aldığını göstermektedir. Kısaltmalar: *- P<0.05, ****- P<0.0001. Tukey'in çoklu karşılaştırma testi ile tek yönlü ANOVA. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 4: D. simulans kadınlarda pasif kaçınma davranışı. (A) Deneme başına ortalama gecikme süresi(ler). Grafik, deneme sayısıyla birlikte gecikme sürelerinin önemli ölçüde arttığını göstermektedir. (B) Deneme başına ortalama şok sayısı. Grafik, deneme sayısıyla şok sayısının önemli ölçüde azaldığını göstermektedir. (C) İlk denemede bir gecikme süresi içindeki sinek sayısını gösteren frekans dağılımı. Grafik, çoğu sineklerin üst bölmeye 2,5-12,5 sn içinde girdiğini gösterir. X eksenindeki sayılar depo gözü merkezleridir. (D) İlk denemede bir şok kutusu içindeki sinek sayısını gösteren frekans dağılımı. Grafik, çoğu sineklerin ilk denemede 2 şok aldığını gösterir. (E) Üçüncü denemede bir gecikme süresi içindeki sinek sayısını gösteren frekans dağılımı. Grafik, çoğu sinekin üst bölmeye 7,5-12,5 s içinde girdiğini gösterir. Grafik, çoğu dişi sineklerin son denemede 1-2 şok aldığını göstermektedir. Kısaltmalar: **- P<0.01, ***-P<0.001, ****- P<0.0001. Tukey'in çoklu karşılaştırma testi ile tek yönlü ANOVA. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 5: D. simulans erkek ve kadınlarda pasif kaçınma ve tımar davranışının karşılaştırılması. (A) Deneme başına ortalama gecikme süresi(ler). Grafikte geç kalmalarda erkekler ve kadınlar arasında istatistiksel olarak anlamlı bir fark yoktur. (B) Deneme başına ortalama şok sayısı. Grafik, alınan şok sayısında erkekler ve kadınlar arasında istatistiksel olarak anlamlı bir fark olmadığını göstermektedir. (C) Denemelerde tımar nöbetlerinin toplam süresi 1-3. Erkekler ve kadınlar arasında istatistiksel olarak anlamlı bir fark olmamakla birlikte, dişi sinekler deneme 2 ve 3 denemeleri sırasında deneme 1'e kıyasla tımar davranışında önemli bir azalma göstermiştir. Kısaltmalar: *- P<0.05. Tukey'in çoklu karşılaştırma testi ile tek yönlü ANOVA. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 6: WD'nin D. simulans erkeğin pasif kaçınma davranışı üzerindeki etkisi. (A) Deneme başına ortalama gecikme süresi(ler). Grafik, WD ve WDE gruplarında WD'nin gecikmeyi önemli ölçüde artırdığını göstermektedir. (B) Deneme başına ortalama şok sayısı. Grafik, 1 ve 2 denemelerinde WD üzerindeki sineklerin aldığı şok sayısında istatistiksel olarak anlamlı bir artış olduğunu göstermektedir. İlginçtir ki, uçuş egzersizi Öğrenci t-testine göre WD'nin etkisini önemli ölçüde olumsuzlasa da. Kısaltmalar: CD kontrol diyeti, egzersiz ile CDE kontrol diyeti, WD- batı diyeti, egzersiz ile WDE- batı diyeti. *- P<0.05, **- P<0.01. Tukey'in çoklu karşılaştırma testi ile tek yönlü ANOVA. #- P<0.05, Öğrenci t-testi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
| Deneme | Deneme 1 | Deneme 2 | Deneme 3 | Deneme 4 |
| Gecikme süresi (ler) | 16.15±2.64 | 49,08±6,2 | 64,72±6,8 | 102.1±12.1 |
| Şok | 2.18±0,19 | 1,41±0,29 | 0,76±0,25 | 0,33±0,22 |
| Gecikmeli Tukey'in denemeler arasındaki birden fazla karşılaştırması | Özet | Düzeltilmiş P Değeri | ||
| 1'e karşı 2 | **** | <0.0001 | ||
| 1'e karşı 3 | **** | <0.0001 | ||
| 1'e karşı 4 | **** | <0.0001 | ||
| 2'ye karşı 3 | Ns | 0.2043 | ||
| 2'ye karşı 4 | **** | <0.0001 | ||
| 3'e karşı 4 | ** | 0.0099 | ||
| Tukey'in denemeler arasındaki çoklu karşılaştırmalarını şok eder | Özet | Düzeltilmiş P Değeri | ||
| 1'e karşı 2 | Ns | 0.0646 | ||
| 1'e karşı 3 | *** | 0.0004 | ||
| 1'e karşı 4 | **** | <0.0001 | ||
| 2'ye karşı 3 | Ns | 0.2569 | ||
| 2'ye karşı 4 | * | 0.0253 | ||
| 3'e karşı 4 | Ns | 0.694 | ||
Tablo 1: D. melanogaster erkeklerde elektrik çarpmasından kaçınma üzerine eğitimin etkisi. Gecikme süreleri ve alınan şoklar için veriler, Tukey'in çoklu karşılaştırma testi ile SEM. Tek yönlü ANOVA ± anlamına gelir.
| Deneme | Deneme 1 | Deneme 2 | Deneme 3 |
| Gecikme süresi (ler) | 10.16±0,78 | 22,64±2,1 | 30,63±2,69 |
| Şok | 2,36±0,13 | 1,84±0,17 | 1.24±0,14 |
| Gecikmeli Tukey'in denemeler arasındaki birden fazla karşılaştırması | Özet | Düzeltilmiş P Değeri | |
| 1'e karşı 2 | **** | <0.0001 | |
| 1'e karşı 3 | **** | <0.0001 | |
| 2'ye karşı 3 | * | 0.0229 | |
| Tukey'in denemeler arasındaki çoklu karşılaştırmalarını şok eder | Özet | Düzeltilmiş P Değeri | |
| 1'e karşı 2 | * | 0.0166 | |
| 1'e karşı 3 | **** | <0.0001 | |
| 2'ye karşı 3 | * | 0.0172 | |
Tablo 2: D. simulans erkeklerde elektrik çarpmasından kaçınma üzerine eğitimin etkisi. Gecikme süreleri ve alınan şoklar için veriler, Tukey'in çoklu karşılaştırma testi ile SEM. Tek yönlü ANOVA ± anlamına gelir.
| Deneme | Deneme 1 | Deneme 2 | Deneme 3 |
| Gecikme süresi (ler) | 12.07±0,89 | 20,98±2,63 | 23.20±2.16 |
| Şok | 2,65±0,12 | 1,98±0,12 | 1,49±0,11 |
| Gecikmeli Tukey'in denemeler arasındaki birden fazla karşılaştırması | Özet | Düzeltilmiş P Değeri | |
| 1'e karşı 2 | ** | 0.0023 | |
| 1'e karşı 3 | **** | <0.0001 | |
| 2'ye karşı 3 | ** | 0.0028 | |
| Tukey'in denemeler arasındaki çoklu karşılaştırmalarını şok eder | Özet | Düzeltilmiş P Değeri | |
| 1'e karşı 2 | **** | <0.0001 | |
| 1'e karşı 3 | **** | <0.0001 | |
| 2'ye karşı 3 | *** | 0.0003 | |
Tablo 3: D. simulans kadınlarda elektrik çarpmasından kaçınma üzerine eğitimin etkisi. Gecikme süreleri ve alınan şoklar için veriler, Tukey'in çoklu karşılaştırma testi ile SEM. Tek yönlü ANOVA ± anlamına gelir.
| Deneme | Deneme 1 | Deneme 2 | Deneme 3 |
| Erkek tımar (lar) | 14.42±1,02 | 18.47±2.82 | 18.23±2,75 |
| Kadın tımar (lar) | 9,15±1,39 | 14.03±2,26 | 15.50±2.38 |
| Tukey'in denemeler arasındaki çoklu karşılaştırmaları erkekler | Özet | Düzeltilmiş P Değeri | |
| 1'e karşı 2 | Ns | 0.4384 | |
| 1'e karşı 3 | Ns | 0.4873 | |
| 2'ye karşı 3 | Ns | 0.9971 | |
| Tukey'in denemeler kadınlar arasındaki çoklu karşılaştırmaları | Özet | Düzeltilmiş P Değeri | |
| 1'e karşı 2 | * | 0.0299 | |
| 1'e karşı 3 | * | 0.0426 | |
| 2'ye karşı 3 | Ns | 0.8481 | |
Tablo 4: Pasif kaçınmanın D. simulans tımar davranışı üzerindeki etkisi. Veriler, Tukey'in çoklu karşılaştırma testleriyle SEM. Tek yönlü ANOVA ± anlamına gelir.
| Gecikme Zamanları | Deneme 1 | Deneme 2 |
| CD | 16.26±2.28 | 45,85±4,09 |
| CDE | 15,28±2,75 | 33,59±5,19 |
| BEYAZ CÜCE | 13,49±1,58 | 28,33±3,7 |
| WDE | 13.00±1.95 | 30,23±3,79 |
| Gecikme Tukey'in gruplar arasındaki birden fazla karşılaştırması Deneme 1 | Özet | Düzeltilmiş P Değeri |
| CD ve CDE karşılaştırması | Ns | 0.9916 |
| CD ve WD karşılaştırması | Ns | 0.7369 |
| CD ve WDE karşılaştırması | Ns | 0.6475 |
| CDE ve WD Karşılaştırması | Ns | 0.9523 |
| CDE ve WDE karşılaştırması | Ns | 0.9122 |
| WD ve WDE Karşılaştırması | Ns | 0.9981 |
| Latency Tukey'in gruplar arasındaki birden fazla karşılaştırması Deneme 2 | Özet | Düzeltilmiş P Değeri |
| CD ve CDE karşılaştırması | Ns | 0.2785 |
| CD ve WD karşılaştırması | ** | 0.0082 |
| CD ve WDE karşılaştırması | * | 0.0283 |
| CDE ve WD Karşılaştırması | Ns | 0.8578 |
| CDE ve WDE karşılaştırması | Ns | 0.9594 |
| WD ve WDE Karşılaştırması | Ns | 0.9844 |
| Şok | Deneme 1 | Deneme 2 |
| CD | 1,95±0,21 | 0,94±0,4 |
| CDE | 2.0±0.28 | 1,0±0,23 |
| BEYAZ CÜCE | 3,05±0,26 | 2,36±0,41 |
| WDE | 2,49±0,24 | 1,36±0,23 |
| Tukey'in gruplar arasındaki çoklu karşılaştırmalarını şok eder Deneme 1 | Özet | Düzeltilmiş P Değeri |
| CD ve CDE karşılaştırması | Ns | 0.9992 |
| CD ve WD karşılaştırması | ** | 0.005 |
| CD ve WDE karşılaştırması | Ns | 0.3765 |
| CDE ve WD Karşılaştırması | Ns | 0.0523 |
| CDE ve WDE karşılaştırması | Ns | 0.6446 |
| WD ve WDE Karşılaştırması | Ns | 0.3268 |
| Tukey'in gruplar arasındaki çoklu karşılaştırmalarını şok eder Deneme 2 | Özet | Düzeltilmiş P Değeri |
| CD ve CDE karşılaştırması | Ns | 0.9996 |
| CD ve WD karşılaştırması | * | 0.0194 |
| CD ve WDE karşılaştırması | Ns | 0.8246 |
| CDE ve WD Karşılaştırması | * | 0.0122 |
| CDE ve WDE karşılaştırması | Ns | 0.9306 |
| WD ve WDE Karşılaştırması | Ns | 0.1508 |
Tablo 5: WD ve egzersizin D. simulans erkeklerde elektrik çarpmasından kaçınmaya etkisi. Gecikme süreleri ve alınan şoklar için veriler, Tukey'in çoklu karşılaştırma testi ile SEM. Tek yönlü ANOVA ± anlamına gelir. Kısaltmalar: CD kontrol diyeti, egzersiz ile CDE kontrol diyeti, WD- batı diyeti, egzersiz ile WDE- batı diyeti.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Tehdit edici uyaranlardan kaçınmak, C. zarafetinden human32'ye kadar çeşitli türlerde uyarlanabilir davranışın önemli bir özelliğidir. Tipik olarak aversif bir olayın kaçmasını gerektiren kaçınma öğrenme prosedürleri, 1970'lerin 32'sinden bu yana laboratuvar kemirgenlerinde öğrenme ve hafıza süreçlerini araştırmak için yaygın olarak kullanılan davranışsal görevlerdir. Aktif kaçınma prosedürlerinde, kayıtsız bir uyaran veya koşullandırılmış sinyal (CS), hayvanların belirli bir davranışsal görevi yerine getirerek kaçınmayı öğrendikleri aversif bir olay veya koşulsuz bir sinyal (ABD) tarafından takip edilir. Pasif kaçınma prosedürlerinde, bir hayvanın daha önce cezalandırılmış bir davranışı belirli bir çevresel bağlamla ilişkilendirerek averaktan ABD'den kaçınması gerekir33. Daha iyi hafızayı gösteren daha uzun tutma testi gecikme süreleri, hayvanın eğitim deneyiminin ayrıntılı bir temsilini geliştirdiğini göstermektedir13. Pasif kaçınma eğitimi tek bir denemeden oluşur; bununla birlikte, bu görevin kazanılmasının altında yatan beyin mekanizmaları karmaşıktır, çünkü hayvan çevresel, mekansal konumsal ve averal uyaran13 dahil olmak üzere çeşitli bilgi parçalarını ilişkilendirmeyi öğrenir. Bu uyaranların değiştirilmesi epizodik ve bağlamsal bellek türlerinin incelenmesini sağlar13.
Burada açıklanan paradigma, kemirgenlerde yetişkin sineklere pasif kaçınma davranışını bir model sistemi olarak benimsemiştir. Sineklerde öğrenme ve hafızayı incelemek için koku alma7,8, visual9 ve kur şartlandırma10 dahil olmak üzere çeşitli prosedürler geliştirilmiş olsa da, bu tahliller oldukça zaman alıcıdır ve karmaşık bir kurulum gerektirir. Burada açıklanan protokol, 1 dakikalık denemelerden oluşan ve mevcut birkaç malzemeyle kolayca kurulabilen sineklerde ilişkisel aversif öğrenmeyi incelemek için basit bir davranışsal testtir. Protokol potansiyel olarak, alt bölme için renkleri veya geometrik desenleri değiştirerek veya üst bölmenin kapağına koku ipuçları ekleyerek koku, görsel ve diğer bağlamsal uyaranların eklenmesiyle çevresel ipuçlarının ek manipülasyonuna izin verir. Ek olarak, bu test, denemeler arasındaki aralıkları manipüle ederek ve sinekleri anesteziye tabi tutularak kısa süreli hafıza, orta vadeli hafıza ve anesteziye dirençli belleği incelemek için kolayca uyarlanabilir.
Tahlil, D. melanogaster ve D. simulans erkek ve dişi sineklerde eşit derecede iyi çalıştı ve paradigmanın farklı D. türlerine uyarlanabileceğini gösterdi. Artan gecikme süreleri ve azalmış şok sayısı ile karakterize sinek davranışındaki değişiklikler ikinci denemede istatistiksel olarak anlamlıydı ve sonraki denemelerle güçlenecekti. İlginçtir ki, naif sinekler elektrik çarpması olmadan cihaza alışmış olsaydı, ikinci ve üçüncü denemelerde üst bölmeye biraz daha hızlı girerlerdi. Ancak gecikme sürelerindeki azalma istatistiksel olarak anlamlı değildi (veriler gösterilmedi). Cinsiyetler arasında istatistiksel olarak anlamlı bir fark gözlenmedi, ancak dişi sinekler biraz daha uzun gecikme sürelerine sahipti ve biraz daha fazla şok aldı. Bu fark, kadınların şoku üst bölmeyle ilişkilendirememesi, daha güçlü bir jeotaksi veya muhtemelen dişilerin erkeklerden biraz daha büyük ve daha yavaş olması da dahil olmak üzere faktörlerin bir kombinasyonundan kaynaklanabilir. Dişi sineklerde yapılan ikinci ve üçüncü denemelerde tımar nöbetlerinin toplam süresi önemli ölçüde daha düşüktü, bu da D. ve kemirgen anksiyete benzeri davranışlar arasında bir paralellik çiziyor26.
İlginçtir ki, Şekil 3E ve Şekil 4E'de gösterildiği gibi, üçüncü denemedeki gecikme süreleri iki uç noktaya (30 s ve 60 s'den az) ayrılmıştır. Ancak bu farklılıklar, sineklerin çoğunluğunun sonunda görevi aldığını gösteren 4. denemede gözlemlenmedi (Şekil 2E). Pasif kaçınma görevlerinin geliştirilmesindeki bireysel farklılıkların kesin nedenleri belirsiz olmakla birlikte, doğal popülasyonlar öğrenme ve hafızayı etkileyen polimorfizm ve mutasyonlar içerebilir3,5,34,35. Yeni bir çalışma, cGMP'ye bağımlı bir protein kinazını (PKG) kodlayan lokus için aramadaki polimorfizmin, yiyecek arama davranışını öğrenmede alternatif stratejilere aracılık edebileceğini göstermiştir34. "Rover" alel ve daha yüksek aktiviteye sahip sinekler daha iyi kısa süreli belleğe sahipken, "bakıcı" alel ve sedanter davranışı ile sinekler daha iyi uzun süreli bellek gösterir34.
Tahlil, WD'nin sineklerde öğrenmeyi ve hafızayı önemli ölçüde bozdığını, bunun daha kısa gecikme süreleri ve ikinci denemede daha fazla şok almasıyla belirgin olduğunu ortaya koydu. WD'den sonraki ilk denemede şok sayısının daha yüksek olması, kısa süreli bellekteki açıkları ve belirli bir çevresel bağlam ile elektrik çarpması arasında ilişki kurulamamasını gösterebilir. İlginçtir ki, WDE sinekleri ikinci denemede önemli ölçüde daha az şok aldığından, uçuş egzersizleri WD'nin olumsuz etkisini kısmen azalttı. Bu, uçuş egzersizinin metabolik aşırı yüklemenin etkisini tersine çevirebileceğini ve bilişsel performansı artırabileceğini göstermektedir. Bu veriler, uçuş egzersizinin sinek fizyolojisi, üreme ve davranış üzerindeki yararlı etkileri hakkındaki önceki gözlemimiz tarafından desteklenmektedir31.
Açıklanan protokoldeki kritik adımlardan biri, sineklerin tek tek şişeden alt odaya aktarılmasıdır. Stresli sinekler ya üst bölmeye çok hızlı girer ya da hiç girmez. İlk denemede üst bölmeye girmeyen sinekler, tek bir şişeye geri aktarıldıktan ve 5 dakikalık bir mola verildikten sonra hala üst bölmeye girebilir. Ancak, bu sinekleri deneyden dışlamak daha iyidir. 30 günlük sineklerde negatif jeotaksi önemli ölçüde zayıfladıkça sinek yaşı da bir diğer önemli faktördür (veriler gösterilmez). Böylece ilk denemede daha fazla sinek üst odaya girmeyecek ve deneyden dışlanacaktı.
Açıklanan tahlilin avantajı, hem D. melanogaster hem de D. simulans erkek ve dişi sineklerde tekrarlanabilir veriler üreten basit bir davranış görevi olmasıdır. Test, çeşitli genetik, farmakolojik ve diyet manipülasyonlarından kaynaklanan öğrenme ve hafıza bozukluklarının altında kalan temel mekanizmaların incelenmesine yardımcı olabilir. Ayrıca, saklama denemeleri ilk eğitimden sonra farklı zamanlarda gerçekleştirilebildiğinden, kısa süreli, orta ve uzun süreli bellek potansiyel olarak ayrı ayrı sorgulanabilir.
Bu tek denemelik görevle ilgili, konular arası değişkenlik ve yaş farkları da dahil olmak üzere potansiyel sınırlamalar da vardır (yukarıda tartışılmıştır). Öğrenme ve hafıza, öğrenme anında davranışsal durum, deneysel manipülasyonlar ve strese yanıtlar da dahil olmak üzere çeşitli faktörlerden de etkilenebilir36. ABD bölmeye bakır ızgara ile verildiğinden, gelecekte video izleme için fotoğraf ışınları ve kızılötesi kameralar kurulamadığı sürece hayvanların girişini değerlendirmek bazen zordur.
Birlikte ele alındığında, burada sunulan test, hafıza mekanizmalarının incelenmesini sağlayan basit, güvenilir ve tekrarlanabilir bir prosedürdür. Potansiyel olarak, gen-ilaç etkileşimleri de dahil olmak üzere sineklerdeki bellek konsolidasyonunun hafızanın hem bağlamsal hem de epizodik benzeri yönleriyle ayrıntılı analizi için yeni yollar açabilir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Yazarlar çıkar çatışması olmadığını beyan eder.
Acknowledgments
Bu çalışma NIH R15ES029673 (AKM) tarafından parça parça desteklendi.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 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 |
References
- Kandel, E. R., Dudai, Y., Mayford, M. R. The molecular and systems biology of memory. Cell. 157 (1), 163-186 (2014).
- McGuire, S. E., Deshazer, M., Davis, R. L. Thirty years of olfactory learning and memory research in Drosophila melanogaster. Progress in Neurobiology. 76 (5), 328-347 (2005).
- Livingstone, M. S., Sziber, P. P., Quinn, W. G. Loss of calcium/calmodulin responsiveness in adenylate cyclase of rutabaga, a Drosophila learning mutant. Cell. 37 (1), 205-215 (1984).
- Quinn, W. G., Sziber, P. P., Booker, R. The Drosophila memory mutant amnesiac. Nature. 277 (5693), 212-214 (1979).
- Dudai, Y., Jan, Y. N., Byers, D., Quinn, W. G., Benzer, S. dunce, a mutant of Drosophila deficient in learning. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 73 (5), 1684-1688 (1976).
- Busto, G. U., Cervantes-Sandoval, I., Davis, R. L.
- Tully, T., Quinn, W. G. Classical conditioning and retention in normal and mutant Drosophila melanogaster. Journal of Comparative Physiology. A: Sensory, Neural, and Behavioral Physiology. 157 (2), 263-277 (1985).
- Wright, N. J. Evolution of the techniques used in studying associative olfactory learning and memory in adult Drosophila in vivo: A historical and technical perspective. Invertebrate Neuroscience. 14 (1), 1-11 (2014).
- Vogt, K., Yarali, A., Tanimoto, H. Reversing stimulus timing in visual conditioning leads to memories with opposite valence in Drosophila. PloS One. 10 (10), 0139797 (2015).
- Koemans, T. S., et al. Drosophila courtship conditioning as a measure of learning and memory. Journal of Visualized Experiments. (124), e55808 (2017).
- Ali, Y. O., Escala, W., Ruan, K., Zhai, R. G. Assaying locomotor, learning, and memory deficits in Drosophila models of neurodegeneration. Journal of Visualized Experiments. (49), e2504 (2011).
- Bozler, J., et al. A systems level approach to temporal expression dynamics in Drosophila reveals clusters of long term memory genes. Plos Genetics. 13 (10), 1007054 (2017).
- Atucha, E., Roozendaal, B. The inhibitory avoidance discrimination task to investigate accuracy of memory. Frontiers in Behavioral Neuroscience. 9, 60 (2015).
- Thiels, E., Hoffman, E. K., Gorin, M. B. A reliable behavioral assay for the assessment of sustained photophobia in mice. Current Eye Research. 33 (5), 483-491 (2008).
- Detrait, E. R., Hanon, E., Dardenne, B., Lamberty, Y. The inhibitory avoidance test optimized for discovery of cognitive enhancers. Behavior Research Methods. 41 (3), 805-811 (2009).
- Piper, M. D. W., Partridge, L. Drosophila as a model for ageing. Biochimica et Biophysica Acta - Molecular Basis of Disease. 1864 (9), Pt A 2707-2717 (2018).
- Chalmers, J., et al. A multicomponent screen for feeding behaviour and nutritional status in Drosophila to interrogate mammalian appetite-related genes. Molecular Metabolism. 43, 101127 (2021).
- 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. Experimental Gerontology. 40 (5), 386-395 (2005).
- Yang, D. Simple homemade tools to handle fruit flies-Drosophila melanogaster. Journal of Visualized Experiments. (149), e59613 (2019).
- Barradale, F., Sinha, K., Lebestky, T.
- Denmark, A., et al. The effects of chronic social defeat stress on mouse self-grooming behavior and its patterning. Behavioural Brain Research. 208 (2), 553-559 (2010).
- Kalueff, A. V., et al. Neurobiology of rodent self-grooming and its value for translational neuroscience. Nature Reviews: Neuroscience. 17 (1), 45-59 (2016).
- Motulsky, H. Intuitive biostatistics: A nonmathematical guide to statistical thinking. Fourth edition. , Oxford University Press. (2018).
- Qiao, B., Li, C., Allen, V. W., Shirasu-Hiza, M., Syed, S. Automated analysis of long-term grooming behavior in Drosophila using a k-nearest neighbors classifier. Elife. 7, 34497 (2018).
- Mu, M. D., et al. A limbic circuitry involved in emotional stress-induced grooming. Nature Communications. 11 (1), 2261 (2020).
- Song, C., Berridge, K. C., Kalueff, A. V. Stressing' rodent self-grooming for neuroscience research. Nature Reviews: Neuroscience. 17 (9), 591 (2016).
- Wang, C., Chan, J. S., Ren, L., Yan, J. H. Obesity reduces cognitive and motor functions across the lifespan. Neural Plasticity. 2016, 2473081 (2016).
- Lewis, A. R., Singh, S., Youssef, F. F. Cafeteria-diet induced obesity results in impaired cognitive functioning in a rodent model. Heliyon. 5 (3), 01412 (2019).
- Yohn, S. E., Galbraith, J., Calipari, E. S., Conn, P. J. Shared behavioral and neurocircuitry disruptions in drug addiction, obesity, and binge eating disorder: Focus on Group I mGluRs in the mesolimbic dopamine pathway. ACS Chemical Neuroscience. 10 (5), 2125-2143 (2019).
- Lopez-Taboada, I., Gonzalez-Pardo, H., Conejo, N. M. Western Diet: Implications for brain function and behavior. Frontiers in Psychololgy. 11, 564413 (2020).
- Murashov, A. K., et al. Preference and detrimental effects of high fat, sugar, and salt diet in wild-caught Drosophila simulans are reversed by flight exercise. FASEB Bioadvances. 3 (1), 49-64 (2021).
- Krypotos, A. M., Effting, M., Kindt, M., Beckers, T. Avoidance learning: A review of theoretical models and recent developments. Frontiers in Behavioral Neuroscience. 9, 189 (2015).
- Encyclopedia of Neuroscience. Binder, M. D., Hirokawa, N., Windhorst, U. , Springer Berlin Heidelberg. 3093 (2009).
- Mery, F., Belay, A. T., So, A. K., Sokolowski, M. B., Kawecki, T. J. Natural polymorphism affecting learning and memory in Drosophila. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 104 (32), 13051-13055 (2007).
- Tan, Y., Yu, D., Pletting, J., Davis, R. L. Gilgamesh is required for rutabaga-independent olfactory learning in Drosophila. Neuron. 67 (5), 810-820 (2010).
- Ögren, S. O., Stiedl, O. Encyclopedia of Psychopharmacology. Stolerman, I. P. , Springer Berlin Heidelberg. 960-967 (2010).
Tags
Davranış Sayı 176 Pasif kaçınma aversif öğrenme ilişkilendirilebilir öğrenme hafıza Drosophila batı diyeti uçuş egzersiziErratum
Formal Correction: Erratum: Drosophila Passive Avoidance Behavior as a New Paradigm to Study Associative Aversive Learning
Posted by JoVE Editors on 02/23/2022.
Citeable Link.
An erratum was issued for: Drosophila Passive Avoidance Behavior as a New Paradigm to Study Associative Aversive Learning. The Representative Results and Discussion sections were updated.
In the Representative Results, the legend for Figure 5 was updated from:
Figure 5: Comparison of passive avoidance and grooming behavior in D. simulans males and females. (A) Average latency (s) per trial. The graph shows no statistically significant differences between males and females in the latencies. (B) An average number of received shocks per trial. The graph shows no statistically significant differences between males and females in the number of received shocks. (C) The total duration of grooming bouts in trials 1-3. While there were no statistically significant differences between males and females, the female flies showed a considerable increase in grooming behavior during trials 2 and 3 compared to trial 1. Abbreviations: *- P<0.05. One-way ANOVA with Tukey's multiple comparisons test.
to:
Figure 5: Comparison of passive avoidance and grooming behavior in D. simulans males and females. (A) Average latency (s) per trial. The graph shows no statistically significant differences between males and females in the latencies. (B) An average number of received shocks per trial. The graph shows no statistically significant differences between males and females in the number of received shocks. (C) The total duration of grooming bouts in trials 1-3. While there were no statistically significant differences between males and females, the female flies showed a considerable decrease in grooming behavior during trials 2 and 3 compared to trial 1. Abbreviations: *- P<0.05. One-way ANOVA with Tukey's multiple comparisons test.
In the Discussion, the third paragraph was updated from:
The assay worked equally well in D. melanogaster and D. simulans male and female flies, demonstrating that the paradigm could be adapted to different D. species. The changes in fly behavior characterized by increased latencies and decreased number of shocks were statistically significant in the second trial and would strengthen with subsequent trials. Interestingly, if naïve flies were habituated to the apparatus without electric shock, they would enter the upper compartment a little faster on the second and the third trials. However, the decrease in latencies was not statistically significant (data not shown). No statistically significant differences were observed between sexes, although female flies had somewhat longer latencies and received slightly more shocks. This difference could be due to a combination of factors, including females' failure to associate the shock with the upper compartment, a stronger geotaxis, or possibly because females are slightly larger and slower than males. The total duration of grooming bouts was significantly higher in the second and third trials in female flies, which draws a parallel between D. and rodent anxiety-like behaviors26.
to:
The assay worked equally well in D. melanogaster and D. simulans male and female flies, demonstrating that the paradigm could be adapted to different D. species. The changes in fly behavior characterized by increased latencies and decreased number of shocks were statistically significant in the second trial and would strengthen with subsequent trials. Interestingly, if naïve flies were habituated to the apparatus without electric shock, they would enter the upper compartment a little faster on the second and the third trials. However, the decrease in latencies was not statistically significant (data not shown). No statistically significant differences were observed between sexes, although female flies had somewhat longer latencies and received slightly more shocks. This difference could be due to a combination of factors, including females' failure to associate the shock with the upper compartment, a stronger geotaxis, or possibly because females are slightly larger and slower than males. The total duration of grooming bouts was significantly lower in the second and third trials in female flies, which draws a parallel between D. and rodent anxiety-like behaviors26.
