الظروف التي تؤثر في الفضاء الاجتماعي<em> ذبابة الفاكهة السوداء البطن</em
Summary
The effect of genes and environment on social space of Drosophila melanogaster can be quantified through a powerful but straightforward analytical paradigm. We show here different factors that can affect this social space, and thus need to be taken into consideration when designing experiments in this paradigm.
Abstract
مقايسة الفضاء الاجتماعي وصفها هنا يمكن أن تستخدم لقياس التفاعلات الاجتماعية من ذبابة الفاكهة melanogaste ص – أو الحشرات الصغيرة الأخرى – بطريقة مباشرة. كما سبق أثبتنا 1، في غرفة ثنائية الأبعاد، ونحن أول قوة الذباب لتشكيل مجموعة ضيقة، مما يسمح لهم بعد ذلك أن تأخذ مسافة المفضل لديهم عن بعضها البعض. بعد أن استقر الذباب، نقيس المسافة إلى أقرب جار (أو الفضاء الاجتماعي)، وتجهيز صورة ثابتة مع البرمجيات عبر الإنترنت مجانا (يماغيج). تحليل المسافة إلى أقرب جار يسمح للباحثين لتحديد تأثير العوامل الوراثية والبيئية على التفاعل الاجتماعي، في حين السيطرة على عوامل خارجية محتملة. ويمكن لعوامل مختلفة مثل قدرة التسلق، والوقت من اليوم، والجنس، وعدد من الذباب، تعديل التباعد الاجتماعي من الذباب. ومن ثم نقترح سلسلة من الضوابط التجريبية للتخفيف من هذه الآثار المربكة. هذا الاختبار يمكنأن تستخدم لغرضين على الأقل. أولا، يمكن للباحثين تحديد كيفية التحول البيئي المفضلة لديهم (مثل العزلة، ودرجة الحرارة، والإجهاد أو السموم) سوف يؤثر التباعد الاجتماعي 1،2. ثانيا، يمكن للباحثين تشريح الأسس الجينية والعصبية من هذا الشكل الأساسي للسلوك الاجتماعي 1،3. على وجه التحديد، ونحن استخدامه كأداة تشخيصية لدراسة دور orthologous الجينات يعتقد أن تشارك في السلوك الاجتماعي في الكائنات الحية الأخرى، مثل الجينات المرشحة لمرض التوحد لدى البشر (4).
Introduction
التفاعلات الاجتماعية ضرورية لتنمية سليمة وصحة الأفراد داخل المجموعة ككل، ويمكن ملاحظة عبر أنواع عديدة من البشر (الإنسان العاقل) للكائنات أبسط مثل ذبابة الفاكهة (ذبابة الفاكهة السوداء البطن) 5،6. ذبابة الفاكهة الفردي أو الوسائل الشائعة سهم الإنسان لمعالجة المعلومات الحسية خلال هذه التفاعلات، سواء كان ذلك: السمعية والبصرية، وحاسة الشم، واللمس، أو ذوق حاسة. نحن وغيرنا نفترض أن هناك العصبية عن يحتمل المشتركة الكامنة وراء الاستجابات السلوكية للتفاعلات الاجتماعية وأن الخلايا العصبية والجينات المسؤولة قد تكون تطورية الحفظ 7. وبمجرد حدوث التفاعل الأولي، الفضاء الاجتماعي بين الأفراد والتفاعل إما أن الزيادة (تجنب الاجتماعي 8) أو نقصان (تشكيل مجموعة / التجميع 5). تفاعلات أكثر تعقيدا، مثل العدوان أو الخطوبة، ويمكن بعد ذلك أن يحدث.
<p cمعشوقة = "jove_content"> لا أدوات وأساليب متطورة، ولا استثمارات كبيرة في الوقت والتدريب اللازم لتحديد هذا نموذج بسيط من السلوك الاجتماعي، مما يجعله أداة تحليلية قوية. هنا، نحن شرح بروتوكول بسيط يحدد مقدار المسافة بين ذبابة، أو الفضاء الاجتماعي، لتقييم التفاعل الاجتماعي في مجموعات مستقرة من ذبابة الفاكهة، كما تستخدم في الدراسات التالية 1-4،9. يشير الفضاء الاجتماعي لقياس المسافة بين ذبابة وأقرب جارتها 10. الفضاء الاجتماعي هو ثابت لعدد معين من السكان من D. البطن عندما يتم الاحتفاظ ظروف تجريبية (في المتوسط حوالي غضون 1-2 الجسم أطوال)، ويختلف فيما يتعلق التجربة الاجتماعية للذباب، وزيادة إذا ظلت الفرد في عزلة 1. الرؤية المناسبة أمر ضروري للحفاظ على المسافة الاجتماعية العادية، ولكن لا عطر الكلاسيكية أو الأنغولي التصور 1. وبالتالي يمكن قياس الفضاء الاجتماعي أن يكونتستخدم كأداة تشخيصية لتحليل التفاعلات الاجتماعية وتحديد السلوك الاجتماعي في D. البطن 1. وصفنا هنا في تفاصيل كيفية تنفيذ هذه الكمي، وإلى أي مدى تؤثر المتغيرات التجريبية المشتركة هذا السلوك.وتبين لنا أن التوجه للغرفة التي يتم تنفيذ الفحص، فضلا عن عدد من الذباب – إلى حد ما – هل يؤثر الفضاء الاجتماعي. وقد تبين في وقت سابق أن الهندسة غرفة تؤثر حركة استكشافية عفوية من الذباب 11،12، وهذه الظاهرة قد تؤثر في نهاية المطاف حيث قرروا تسوية. ومع ذلك، طالما أن كثافة الطيران (الطيران / سم 2) والتوجه غرفة تحفظ نفسها، والفضاء الاجتماعي من الذباب لا يزال أيضا مستمر. ويتضح مدى متانة هذا الاختبار من خلال حقيقة أن مختبرات مستقلة باستخدام أحجام غرفة مختلفة، والشكل، والتوجه يمكن تكرار النتائج المعروضة من قبل المسوخ من ذوي الخوذات البيضاءالجينات الفنار (التي تؤثر على تصبغ العين)، وهو الفضاء الاجتماعي الزيادة (مثلث الرأسي أو الأفقي في دائرة 1، مربع الأفقي مع تدفق الهواء في 3).
تشير نتائجنا أيضا أن الحفاظ على الوقت الذي يتم تنفيذ التجربة الفضاء الاجتماعي أمر حاسم لاتساق النتائج، كما وتبين لنا أن الذكور، ولكن ليس الإناث، وبصرف النظر كذلك في المساء. ومع ذلك، فإن الاختلافات ينظر بين النهار والمساء ساعات ليست بسبب الخلافات النشاط من الذباب، ونحن نناقش الحجج تشير إلى أن مستويات النشاط لا ترتبط مع الفضاء الاجتماعي.
وأخيرا، هناك الأسس الجينية لتحديد الفضاء الاجتماعي، كما يدل على ذلك المسخ الأبيض التي سبق وصفها 1،3، والخلافات بين مختلف السلالات الفطرية والبرية وصيدها من الذباب التي نقدمها هنا.
لذلك، هذا الاختبار يجعل أداة ممتازة وأو دراسة آثار الوراثية وكذلك العوامل البيئية.
Protocol
Representative Results
Discussion
في هذا البروتوكول، وقد وصفت إجراءات تفصيلية لتقدير حجم الفضاء الاجتماعي. بعض الخطوات الحاسمة لضمان تجربة ناجحة هي: 1) دائما استخدام قفازات عند تنظيف وإعداد الجهاز، للحفاظ على الزيوت الخاصة بك والروائح خارج الغرفة الداخلية للجهاز، 2) ضمان جمع الذباب قبل يوم واحد عل…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors want to thank Dr. Tadmiri Venkatesh for his encouragement to prepare this manuscript, Dova Brenman and Selwyn Chui for their constructive comments, Elyssa Burg and Wayne Rasband for designing the macro in ImageJ for all interfly distances and for nearest neighbor distances. The authors also want to thank the reviewers for their constructive comments.
A.A.A, M.C.C. and A.F.S were responsible for research design; S.N.J., A.A.A, M.N., Z.R., and A.J.M. performed the experiments. A.A.A, M.N., A.J.M. and M.C.C and A.F.S. analyzed the data; A.R.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.; by a Mathematics, Biology, Chemistry, and Geology majors scholarship for teachers-in-training and by a Louis Stokes Alliance for Minority Participation scholarship to A.A.A.
Materials
| Stereo Zoom Microscope | Nikon | SMZ-645 | Any other standard scope for fly handling would work |
| Small paint brushes | for pushing flies | ||
| Jazz-mix | Fisher | 33545 | any other standard drosophila food would work |
| Mini-Alarm Timer/Stopwatch | |||
| Sharpie pens | |||
| Adhesive Tape | |||
| Medium size binder clips | Staples | to hold the chambers together: 1-1/4" (32mm) medium clips with 5/8" capacity | |
| small SupportStands | Carolina | 707161 | to hold the chambers in a vertical orientation |
| Buret clamps | Carolina | 707362 | |
| Digital Camera | Nikon | Coolpix S8000 | to take the still pictures |
| small ruler | to be able to scale the picture | ||
| trifold board and white bench cover | to provide a white background, and a homogeneous light. | ||
| pounding pad | any mouse pad works. | ||
| Prism 6 | GraphPad Software Inc. | Prism 6 for Mac OS X | Any statistical analysis software with t-test, one-way and two ANOVA would work |
Referenzen
- Simon, A. F., et al. A simple assay to study social behavior in Drosophila.: measurement of social space within a group. Genes Brain Behav. 11, 243-252 (2012).
- Kaur, K., Simon, A. F., Chauhan, V., Chauhan, A. Effect of bisphenol A on the behavior of Drosophila melanogaster. – Potential use of Drosophila as a model in the study of neurodevelopmental disorders. Behavioural Brain Research. , (2015).
- Burg, E. D., Langan, S. T., Nash, H. A. Drosophila social clustering is disrupted by anesthetics and in narrow abdomen ion channel mutants. Genes Brain Behav. 12, 338-347 (2013).
- Wise, A., et al. The autism candidate gene Neurobeachin (Rugose) mutants in Drosophila exhibit neuro-developmental disorders, aberrant synaptic properties, altered locomotion, impaired adult social behavior and activity patterns. J Neurosci. , 1-9 (2015).
- Parrish, J. K., Edelstein-Keshet, L. Complexity, pattern, and evolutionary trade-offs in animal aggregation. Science. 284, 99-101 (1999).
- Sokolowski, M. B. Social interactions in ‘‘simple’’ model systems. Neuron. 65, 780-794 (2010).
- Rittschof, C. C., Robinson, G. E. Genomics: moving behavioural ecology beyond the phenotypic gambit. Animal Behaviour. 92, 263-270 (2014).
- Fernandez, R. W., et al. Straightforward assay for quantification of social avoidance in Drosophila melanogaster. JoVE. (94), e52011 (2014).
- Hahn, N., et al. Monogenic heritable autism gene neuroligin impacts Drosophila. social behaviour. Behav Brain Res. 252, 450-457 (2013).
- Mogilner, A., Edelstein-Keshet, L., Bent, L., Spiros, A. Mutual interactions, potentials, and individual distance in a social aggregation. J Math Biol. 47, 353-389 (2003).
- Liu, L., Davis, R. L., Roman, G. Exploratory activity in Drosophila requires the kurtz nonvisual arrestin. Genetik. 175, 1197-1212 (2007).
- Soibam, B., et al. Open-field arena boundary is a primary object of exploration for Drosophila. Brain Behav. 2, 97-108 (2012).
- Ejima, A., Griffith, L. C. Ch. 30. Drosophila Neurobiology – A laboratory Manual., Ch. , 475-481 (2010).
- Benzer, S. Behavioral mutants of Drosophila melanogaster. isolated by countercurrent distribution. PNAS. 58, 1112-1119 (1967).
- Connolly, J. B., Tully, T., Roberts, D. B. Drosophila: A practical approach. 1, 265-317 (1998).
- Simon, A. F., Shih, C., Mack, A., Benzer, S. Steroid control of longevity in Drosophila melanogaster. Science. 299, 1407-1410 (2003).
- Rasband, W. S. . ImageJ. , (1997).
- Simon, A. F., et al. Drosophila, vesicular monoamine transporter mutants can adapt to reduced or eliminated vesicular stores of dopamine and serotonin. Genetik. 181, 525-541 (2009).
- Barone, M. C., Bohmann, D. Assessing neurodegenerative phenotypes in Drosophila .dopaminergic neurons by climbing assays and whole brain immunostaining. JoVE. (74), e50339 (2013).
- Ali, Y. O., Escala, W., Ruan, K., Zhai, R. G. Assaying locomotor, learning, and memory deficits in Drosophila. models of neurodegeneration. JoVE. , e2504 (2011).
- 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. Exp Gerontol. 40, 386-395 (2005).
- Simon, A. F., Liang, D. T., Krantz, D. E. Differential decline in behavioral performance of Drosophila melanogaster. with age. Mech Ageing Dev. 127, 647-650 (2006).
- Khalil, S., Jacobson, E., Chambers, M. C., Lazzaro, B. P. Systemic bacterial infection and immune defense phenotypes in Drosophila melanogaster. JoVE. , (2015).
- Fernandez, R. W., Akinleye, A. A., Nurilov, M., Rouzyi, Z., Simon, A. F. . , (2013).
- Suh, G. S. B., et al. A single population of olfactory sensory neurons mediates an innate avoidance behaviour in Drosophila. Nature. 431, 854-859 (2004).
- Helfrich-Förster, C. Differential control of morning and evening components in the activity rhythm of Drosophila melanogaster.–Sex-specific differences suggest a different quality of activity. J. Biol. Rhythms. 15, 135-154 (2000).
- Fujii, S., Krishnan, P., Hardin, P. E., Amrein, H. Nocturnal male sex drive in Drosophila. Curr Biol. 17, 244-251 (2007).
- Pellegrino, A. C., et al. Weather forecasting by insects: modified sexual behaviour in response to atmospheric pressure changes. PLoS One. 8, e75004 (2013).
