En rimelig metode for analyse Seizure-lignende aktivitet og bevegelse i<em> Drosophila</em
Summary
Ved hjelp av et webkamera og en kombinasjon av gratis og billig programvare, kan lokomotiv mønstre i Drosophila melanogaster bli analysert for å påvise forskjeller i hastighet, distanse og tid av ulike motoriske aktiviteter.
Abstract
Video sporing systemer har blitt brukt mye til å analysere Drosophila melanogaster bevegelse og oppdage ulike avvik i lokomotiv atferd. Selv om disse systemene kan gi et vell av atferds informasjon, kan kostnadene og kompleksiteten i disse systemene være uoverkommelige for mange laboratorier. Vi har utviklet en lavkost test for å måle lokomotiv atferd og beslag bevegelse i D. melanogaster. Systemet benytter en web-kamera for å ta bilder som kan behandles ved hjelp av en kombinasjon av billige og uten programvare for å spore den lengde, gjennomsnittshastigheten av bevegelse og varigheten av bevegelsen i løpet av en spesifisert tidsspenn. For å demonstrere nytten av dette systemet, undersøkte vi en gruppe D. melanogaster mutanter, de Bang-sensitive (BS) lamme, som er 3-10 ganger mer utsatt for anfall-lignende aktivitet (SLA) enn villtype fluer. Ved hjelp av denne romanen system, var vi i stand til å oppdage at BS Mutant bang meningsløs (BSS) viser lavere nivåer av utforsk locomotion i en roman miljø enn villtype fluer. I tillegg ble det system som brukes til å identifisere at stoffet metformin, som er vanlig brukt for å behandle type II diabetes, reduserer intensiteten av SLA i BS mutanter.
Introduction
Gitt sin korte levetid og robuste genetiske verktøy tilgjengelig, er Drosophila melanogaster en utmerket modellsystem for å undersøke etiologien av ulike sykdommer og den underliggende fysiologi av ulike biologiske prosesser. I mange tilfeller er det fordelaktig å måle effekten at atferds, genetisk eller farmakologiske manipulasjoner har på bevegelse i disse modellorganismer 1,2.
Det finnes en rekke fremgangsmåter som vanligvis brukes for måling av flue bevegelse i to dimensjoner 3-7. Disse systemene kan støtte sporing av flere fluer samtidig og kan måle hastighet, opptaksstien lengder og registrere hvor mange prosent av tiden en flue har brukt i bevegelse. De er blitt brukt til å studere bevegelse i en rekke sammenhenger, inkludert effekter av legemidler på bevegelse og den seksuelle dimorf arten av fluebevegelse 6-9. Den store ulempen med disse systemene er kostnaden for sporing system eller tilsvarende programvare og kamera. I noen tilfeller kan dette kjøres i tusenvis av dollar. Kostnad er en spesiell bekymring for et laboratorium som bare vil trenge begrenset bruk av et slikt system, for eksempel, å kvantifisere lokomotiv mønstre av en nylig isolert mutant.
Et enklere, men mindre robust metode er å bruke systemer som registrerer bevegelse basert på hvor mange ganger en flue krysser en infrarød lysstråle bane som er plassert i midten av et lukket rør 10,11. Mens slike systemer kan gi verdifull informasjon om bevegelse og søvn-våkne syklus, kan over eller under anslaget bevegelse de fordi de ikke klarer å fange opp den faktiske banen av flua. For eksempel vil fluer som utviser betydelig bevegelse ved endene av røret registrere så lavt bevegelse fluer selv flere høyoppløselige metoder er blitt brukt for å forsøke å omgå disse begrensninger 12..
Enklere og billigere fortsatt er klatring enheter som måler geotaxis, den oppadgående bevegelse av fluer, gjennom et enkelt rør eller en serie av rør 2,13. Selv om slike systemer er billige og kan lett identifisere geotaxis defekter, klarer de ikke å mange andre aspekter ved bevegelse som ville være av interesse for etterforskerne.
For mange laboratorier, en rimelig robust analysesystem som er enkelt å sette opp og drifte ville være en fordelaktig verktøy for å karakterisere atferdsforskjeller i D. melanogaster stammer. Her beskriver vi en metode som kan settes opp for mindre enn to hundre dollar og er i stand til å gi informasjon om banen, hastighet og varighet av flua bevegelse. For å demonstrere effekten av analysen, presenteres data som viser at den kan brukes til å identifisere, 1) en bevegelses defekt i en Bang-sensitive (BS) mutant som er utsatt for kramper og 2) muligheten av medikamentet metformin, noe er ofte brukt til å behandle type II diabetes, for å redusere intensiteten av anfall-lignende aktivitet (SLA) in to BS mutanter.
Protocol
Representative Results
Discussion
Ved undersøkelse av lokomotorisk eller bevegelsesmønster i Drosophila, er det nyttig å være i stand til å trekke ut informasjon om tilbakelagt distanse, hastigheten av bevegelsen og bevegelsesmønster. For å hente ut denne informasjonen, har dyrt utstyr tradisjonelt vært ansatt som ofte uoverkommelige for mindre laboratorier eller laboratorier som ønsker å bruke slike analyser sparsomt 4,8,9.
Analysen som beskrives her kan brukes til å bestemme den tilbakelagte …
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Forfatterne ønsker også å uttrykke takk til Kris-brenner, Stephen McKinney, Laura Tobin, Jenny Gilbreath, Ashley Olley, Megan Hoffer, og Megan Hyde for sitt arbeid i finjustering denne analysen.
Materials
| Name of the Reagent/Equipment | Company | Catalog Number/Model | Comments |
| WebCam | Logitech | Pro900 | Any quality webcam will suffice. |
| HandiAVI time-lapse software | Azcendant software | Latest version can be found at http://www.azcendant.com/ | |
| ImageJ | NIH | Latest version can be found at http://rsbweb.nih.gov/ij/download.html | |
| Multiracker Plug-In | NIH | Latest version can be found at http://rsbweb.nih.gov/ij/plugins/index.html | |
| Vortexer | VWR | Vortex Genie 2 | Most standard size vortexers such as the Vortex Genie 2 will suffice. |
| 5cm petri dish cover | LabM Limited | D011 | Smaller or larger petri dish covers can be used for an arena in movement assay. |
| Light box | Built from scrap material. | Illumination is used for the locomotion assay. Depending on the room lighting, it is possible to perform the assay without the light box. | |
Referencias
- Stone, B., Evans, L., Coleman, J., Kuebler, D. Genetic and pharmacological manipulations that alter metabolism suppress seizure-like activity in. 1496, 94-103 (2013).
- Benzer, S. Behavioral mutants of Drosophila isolated by countercurrent distribution. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 58, 1112-1119 (1967).
- Slawson, J. B., Kim, E. Z., Griffith, L. C. High-Resolution Video Tracking of Locomotion in Adult Drosophila melanogaster. J. Vis. Exp. (24), (2009).
- Spink, A. J., Tegelenbosch, R. A., Buma, M. O., Noldus, L. P. The EthoVision video tracking systema tool for behavioral phenotyping of transgenic mice. Physiol. Behav. 73, 731-744 (2001).
- Kohlhoff, K. J., Jahn, T. R., Lomas, D. A., Dobson, C. M., Crowther, D. C., Vendruscolo, M. The iFly tracking system for an automated locomotor and behavioural analysis of Drosophila melanogaster. Integr. Biol. 3, 755-760 (2011).
- Gomez-Marin, A., Partoune, N., Stephens, G. J., Louis, M. Automated tracking of animal posture and movement during exploration and sensory orientation behaviors. PLoS ONE. 7, (2002).
- Wolf, F. W., Rodan, A. R., Tsai, L. T., Heberlein, U. High-Resolution analysis of ethanol-induced locomotor stimulation in Drosophila. J. Neurosci. 22, 11035-11044 (2002).
- Martin, J. R. A portrait of locomotor behaviour in Drosophila determined by a video-tracking paradigm. Behav. Processes. 67, 207-219 (2004).
- Meunier, N., Belgacem, Y. H., Martin, J. R. Regulation of feeding behaviour and locomotor activity by takeout in Drosophila. J. Exp. Biol. 210, 1424-1434 (2007).
- Koudounas, S., Green, E. W., Clancy, D. Reliability and variability of sleep and activity as biomarkers of ageing in Drosophila. Biogerontology. 13, 489-499 (2012).
- Catterson, J. H., Knowles-Barley, S., James, K., Heck, M. M., Harmar, A. J., Hartley, P. S. Dietary modulation of Drosophila sleep-wake behaviour. PLoS One. 5, (2010).
- Donelson, N., Kim, E. Z., Slawson, J. B., Vecsey, C. G., Huber, R., Griffith, L. C. High-Resolution positional tracking for long-term analysis of Drosophila sleep and locomotion using the ”Tracker” program. PLos ONE. 7, (2012).
- Duboff, B., Fridovich-Keil, J. L. Mediators of a long-term movement abnormality in a Drosophila melanogaster model of classic galactosemia. Dis. Model Mech. 5, 796-803 (2012).
- Seiger, M. B., Kink, J. F. The effect of anesthesia on the photoresponses of four sympatric species of Drosophila. Behav. Genet. 23, 99-104 (1993).
- Pavlidis, P., Ramaswami, M., Tanouye, M. A. The Drosophila easily shocked gene: a mutation in a phospholipid synthetic pathway causes seizure, neuronal failure, and paralysis. Cell. 79, 2333 (1994).
- Royden, C. S., Pirrotta, V., Jan, L. Y. The tko locus, site of a behavioral mutation in D. melanogaster, codes for a protein homologous to prokaryotic ribosomal protein S12. Cell. 51, 165-173 (1987).
- Parker, L., Padilla, M., Du, Y., Dong, K., Tanouye, M. A. Drosophila as a model for epilepsy: bss is a gain-of-function mutation in the para sodium channel gene that leads to seizures. Genética. , 187-534 (2011).
- Hardie, D. G. Role of AMP-activated protein kinase in the metabolic syndrome and in heart disease. FEBS Lett. 582, 81-89 (2008).
- Fulgencio, J. P., Kohl, C., Girard, J., Pegorier, J. P. Effect of metformin on fatty acid and glucose metabolism in freshly isolated hepatocytes and on specific gene expression in cultured hepatocytes. Biochem. Pharma. 62, 439-446 (2001).
