Дрозофила Пассивное избегающее поведение как новая парадигма для изучения ассоциативного аверсивного обучения

Обучение и память — это эволюционно древний механизм адаптации к окружающей среде, сохранившийся от дрозофилы (Д.) до ^{человека1}. Плодовая муха является надежным модельным организмом для изучения фундаментальных принципов обучения и памяти, поскольку она предлагает широкий спектр мощных генетических инструментов для препарирования внутренних молекулярных ^{механизмов2}. Новаторские генетические скрининговые исследования, которые идентифицировали гены rutabaga3, amnesiac4 и dunce5, критически важные для обучения и ^{памяти2}, воспользовались обонятельным обусловливанием, поскольку плодовые мухи полагаются на свое острое обоняние, чтобы найти пищу, потенциальных партнеров и избежать ^{хищников6}.

Обонятельное обусловливание стало популярной парадигмой для изучения механизма обучения и памяти, благодаря введению обонятельного Т-лабиринта Талли и ^{Куинна7,8}. Впоследствии были предложены другие методы измерения различных типов обучения и памяти, включая визуальное обусловливание9, обусловливание ^{ухаживания10}, аверсивный анализ подавления фототаксиса11 и кондиционирование воздействия ^осы12. Тем не менее, большинство из этих анализов имеют сложную настройку, которая должна быть изготовлена на заказ в университетской мастерской или приобретена через поставщика. Парадигма, описанная здесь, основана на простом поведенческом анализе для изучения аверсивного ассоциативного обучения у мух, которое можно легко собрать с помощью нескольких доступных принадлежностей.

Описанная парадигма эквивалентна пассивному (или тормозящему) поведению избегания у лабораторных мышей и крыс, у которых животные учатся избегать отсека, где они ранее получали удар электрическим ^током13. У мюридов процедура основана на их врожденном избегании яркого света и предпочтении более темных ^{областей14}. На первом испытании животное помещается в светлый отсек, откуда животное быстро выходит, шагая в темный отсек, куда наносится удар электрической ногой. Обычно одного испытания достаточно для формирования твердой долговременной памяти, что приводит к значительному увеличению задержки через 24 часа. Затем латентность используется в качестве индекса способности животного запоминать связь между аверсивным стимулом и конкретной ^{средой15}.

В этой работе описывается аналогичная процедура с использованием D. в качестве модельной системы, которая предлагает несколько преимуществ по сравнению с моделями грызунов, включая экономическую эффективность, больший размер выборки, отсутствие регулирующего надзора и доступ к мощным генетическим ^{инструментам16,17}. Процедура основана на негативном поведении геотаксиса, которое проявляется в желании мух подняться вверх, когда они размещены на вертикальной ^{поверхности18}. Установка состоит из двух вертикальных камер. На первом испытании плодовая муха помещается в нижний отсек. Оттуда он обычно выходит в течение 3-15 с, ступая в верхний отсек, где получает удар током. Во время 1-минутного испытания некоторые мухи могут иногда возвращаться в верхний отсек, что приводит к дополнительному поражению электрическим током. На этапе тестирования, спустя 24 часа, задержка значительно увеличивается. При этом количество ударов снижается по сравнению с первым днем, что свидетельствует о том, что у мух формируется аверсивная ассоциативная память о верхнем отсеке. Латентность, количество толчков, а также продолжительность и частота груминговых схваток затем используются для анализа поведения животных и способности формировать и запоминать связь между аверсивным стимулом и конкретной средой. Репрезентативные результаты показывают, что воздействие западной диеты (WD) значительно ухудшает пассивное поведение избегания у самцов мух, предполагая, что WD глубоко влияет на поведение и познание мухи. И наоборот, полетные упражнения смягчили негативное влияние WD, улучшив пассивное поведение избегания.