El método para medir de adultos de Drosophila memoria asociativa se describe. El ensayo se basa en la capacidad de la mosca para asociar un olor presentado con un reforzador negativo (descarga eléctrica) y luego recuperar esta información en un momento posterior, permitiendo que la memoria a medir.
Drosophila se han utilizado en experimentos de condicionamiento clásico durante más de 40 años, lo que facilita en gran medida nuestra comprensión de la memoria, incluyendo la elucidación de los mecanismos moleculares implicados en enfermedades cognitivas 1-7. Aprendizaje y la memoria se pueden ensayar en las larvas para estudiar el efecto de los genes del desarrollo neurológico 8-10 y en las moscas para medir la contribución de los genes de plasticidad adultos 1-7. Además, la corta vida de Drosophila facilita el análisis de los genes que median deterioro de la memoria relacionada con la edad 5,11-13. La disponibilidad de muchos promotores inducibles que subdividen el sistema nervioso de Drosophila hace posible determinar cuándo y dónde se requiere un gen de interés para la memoria normal, así como el relé de diferentes aspectos de la señal de refuerzo 3,4,14,16.
El estudio de la memoria en adultos Drosophila permite un análisis detallado de lacomportamiento y los circuitos en cuestión y una medida de la memoria a largo plazo 15 -17. La longitud de la etapa adulta acomoda manipulaciones genéticas, de comportamiento, dietéticos y farmacológicos a largo plazo de la memoria, además de determinar el efecto del envejecimiento y la enfermedad neurodegenerativa en la memoria 3-6,11-13,15-21.
El condicionamiento clásico es inducida por la presentación simultánea de un olor clave neutra (estímulo condicionado, CS +) y un estímulo de refuerzo, por ejemplo., Una descarga eléctrica o sacarosa, (estímulo incondicionado, EE.UU.), que se asocian entre sí por el animal 1,16. Un estímulo segundo condicionado (EC -) se presentó posteriormente y sin los EE.UU.. Durante la fase de pruebas, Drosophila se presentan simultáneamente con CS + CS y olores. Después de la Drosophila se proporcionan tiempo para elegir entre los olores, se registra la distribución de los animales. Este procedimiento almínimos asociativas condicionamiento aversivo o apetitivo a medir con fiabilidad sin un sesgo introducido por la preferencia innata por cualquiera de los estímulos condicionados. Varios experimentos de control también se realizan para comprobar si todos los genotipos responden normalmente a olor y refuerzo sola.
El método presentado aquí es la descrita por Tully y Quinn con algunas modificaciones pequeñas 1. El experimento se realiza en dos fases: las moscas están capacitados en la primera fase, y las moscas entrenadas son probados en la segunda fase. Durante el entrenamiento, un grupo de moscas están expuestos simultáneamente al olor 1 (CS +) y una descarga eléctrica (US) en un tubo de formación. Las moscas luego reciben olor 2 (CS -) sin una descarga eléctrica. Este único emparejamiento de un olor particular, con un choque se llama entrenamiento 1-ciclo, y los olores que se utilizan con mayor frecuencia son de 4 metilciclohexanol (MCH) y 3-octanol (OCT).
La formación de un ciclo conduce a la formación de una fase lábil de memoria que puede ser detectado durante un máximo de 7 horas; Sin embargo, la memoria suele ser probado de inmediato para determinar cuál es el aprendizaje denominado, adquisición o memoria de 2 min. Memoria medido a 30 min o 1 hr se refiere como la memoria a corto plazo, mientras3 horas de memoria se conoce como memoria intermedia. La exposición de las moscas a los ciclos de formación repetitivas con huecos entre los ciclos formativos de formación (espacio) conduce a una forma consolidada de la memoria a largo plazo, que es la transcripción CREB dependiente y dura hasta una semana. Formación sin huecos (formación masiva) conduce a la formación de la memoria anestesia resistente (ARM), que similar a la memoria a largo plazo, se mide típicamente 24 h después de 5 ciclos de formación 7,13,15-17,20,21.
Con este enfoque, el efecto de diversas mutaciones de genes en estas diferentes fases de la memoria se puede determinar. La expresión promotor impulsado de transgenes-luz o sensibles a la temperatura para activar o bloquear la actividad neuronal de las neuronas específicas permite investigar qué neuronas se requieren para la adquisición de la memoria, la consolidación y recuperación 3,4,11,15,16,20, 22-24. Memoria en 1 hora se mide normalmente en el estudio de trastornos de la memoria relacionada con la edad, porque este form de memoria aparece particularmente vulnerables a los efectos de la edad 11-13. Una gama completa de controles de comportamiento y genéticos se llevan a cabo con los experimentos de memoria, por ejemplo, para determinar si un defecto de rendimiento es debido a un defecto de memoria central o un defecto sensorial periférica que impide la marcha desde la detección de la descarga o referencia olfativa 5 -7, 1 7, 25,26.
El ensayo de choque de aprendizaje olfativo de Drosophila adulta que aquí se presenta permite el análisis de los mecanismos moleculares que subyacen a las diferentes fases de la memoria, incluyendo la memoria a largo plazo 15-17. Así como la determinación del efecto de los ritmos circadianos del sueño 18, 19, 20,21, dieta senescencia 11-13, enfermedad neurodegenerativa 5 y tratamientos farmacológicos 5,6,19 en la memoria.
Muchos enfoques poderosos se han desarrollado recientemente para la obtención de imágenes funcionales de los circuitos neuronales que median la memoria olfativa en moscas 3,4,7,11,16,27. Estas técnicas de optogenética utilizan el vasto repertorio de los diferentes promotores disponibles en Drosophila 14,16. Estos promotores se utilizan para expresar codificados genéticamente de calcio y de AMPc reporteros en las neuronas de la memoria 16,27 para estudiar el efecto de mutaciones genéticas específicas en huellas de la memoria.
The uso de promotores condicionales y mutaciones en los adultos permite el estudio de la función de post-desarrollo de un producto génico en la memoria 3,4,6,7,13,14. Imaging y enfoques conductuales se pueden combinar con canales-luz y activados por calor para estimular o inhibir diferentes neuronas en el circuito de memoria 11,14,16,22-24 para dilucidar aún más su función. Además, las neuronas de la memoria del cuerpo de hongo se puede acceder a su conjunto de células grabaciones patch clamp 28, y las técnicas matemáticas y computacionales se utilizan para modelar Drosophila memoria olfativa 29.
Estos avances experimentales, combinados con las diferentes formas de protocolos de memoria asociativa introducidas aquí, permiten Drosophila que se utiliza para modelar las-molecular y de nivel de circuito de los cambios en la memoria asociativa que se producen en respuesta a la recompensa, el castigo, la motivación, la adicción, el envejecimiento y la enfermedad 5,6,11-13,16,30-31.
The authors have nothing to disclose.
Reconocemos centros de acopio en Bloomington para la cepa de mosca. Este trabajo fue apoyado por una beca de investigación del BBSRC (BB / G008973 / 1).
Materials | Source | Cat. No. | |
3-Octanol | Sigma | 218405 | |
4-Methyl cyclohexanol | Sigma | 15,309-5 | |
Benzaldehyde | Sigma | 418099 | |
Mineral Oil | Fluka | BP2629-1 | |
Hexyl acetate | Sigma | 108154 | |
Fructose | Sigma | F0127 | |
Agarose | Bioline | BIO-41025 |