La medición y la modificación de acoplamiento de unidad en Male<em> Drosophila melanogaster</em
Summary
En este artículo se describe un ensayo de comportamiento que utiliza la unidad de apareamiento masculino en Drosophila melanogaste R a estudiar la motivación. Usando este método, los investigadores pueden utilizar técnicas de neurogenéticas mosca avanzada para descubrir los mecanismos genéticos, moleculares y celulares que subyacen a esta motivación.
Abstract
A pesar de décadas de investigación, las bases neuronales y moleculares de los estados motivacionales siguen siendo un misterio. Recientemente hemos desarrollado una novela, reduccionista, y un sistema escalable para la investigación en profundidad de la motivación de utilizar la unidad de acoplamiento macho de Drosophila melanogaster (Drosophila), los métodos para los que detallamos aquí. El paradigma de comportamiento se centra en el descubrimiento de que la unidad de apareamiento masculino disminuye junto con la fertilidad a lo largo de cópulas repetidas y recupera más de ~ 3 d. En este sistema, las herramientas neurogenéticas potentes disponibles en la mosca convergen con la accesibilidad genética y diagrama de cableado putativo disponible para el comportamiento sexual. Esta convergencia permite un rápido aislamiento e interrogatorio de pequeñas poblaciones neuronales con funciones específicas de motivación. A continuación detallamos el diseño y ejecución del ensayo de saciedad que se utiliza para medir la motivación y alterar el cortejo en la mosca macho. Usando estoensayo, también demostramos que la unidad de apareamiento masculino baja puede ser superada mediante la estimulación de las neuronas dopaminérgicas. El ensayo de saciedad es simple, asequible y robusta a las influencias de los antecedentes genéticos. Esperamos que el ensayo de saciedad para generar muchos nuevos conocimientos sobre la neurobiología de los estados motivacionales.
Introduction
El trabajo en Drosophila ha proporcionado la penetración profunda y pionera en muchos fenómenos biológicos, incluyendo la naturaleza del gen 1, los principios del desarrollo embrionario 2, 3 ritmos circadianos, y el desarrollo y el cableado del sistema nervioso 4, 5, 6. La motivación sigue siendo mucho menos conocido que estos fenómenos, tal vez debido a las limitaciones de los sistemas que se han estudiado hasta el momento. La motivación en la mosca se estudia principalmente en el contexto de hambre, que presenta muchos retos debido a su extremadamente pequeña ingesta de alimentos por combate alimentación y exoesqueleto que impide signos manifiestos de la deposición de grasa. En consecuencia, hay una necesidad de ampliar los sistemas utilizados para estudiar la motivación en la marcha.
Se describe un marco de comportamiento para el estudio de la unidad de acoplamiento enDrosophila. Este sistema se aprovecha de las herramientas neurogenéticas en la mosca, así como la accesibilidad 7, 8, 9, 10, 11, 12 y la conectoma putativo de su circuito de dimorfismo sexual 8, 13. Además, gran parte de la innata 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 y aprendimos 22, 23, 24 circuitos sensorio-motor que controla el cortejo se ha trabajado de manera detallada, proporcionando una oportunidad únicapara localizar el nodo de circuito exacta sobre la que incide la motivación. Recientemente hemos informado de que, en la marcha, al igual que en los seres humanos, los niveles de dopamina son fundamentales para la unidad de acoplamiento 25, 26, 27. Hemos tenido acceso a la genética a nivel de circuito molecular- y detallada productora de dopamina y la recepción de las neuronas en la marcha, lo que facilita los análisis pertinentes de este fenómeno conservada usando los ensayos que aquí describimos 25.
Añadimos a los ensayos de comportamiento en Zhang et al. 25 una nueva arena de comportamiento plana que permite la creación de vídeo, lo que llamamos un ensayo de saciedad de 2 dimensiones (2-D), una mejora importante sobre los métodos anteriores. En consecuencia, el nuevo ensayo es más escalable y cuantificable, y por tanto más adecuado para pantallas genéticas de los genes y las neuronas implicadas en la motivación. Utilizamos este nuevo ensayo, junto con ensayos de cortejo y neurogemanipulaciones néticas, para demostrar cómo medir y alterar la unidad de acoplamiento de la marcha.
Protocol
Representative Results
Discussion
Estados motivacionales pueden ser saciados, mantienen, y se recuperaron 34. Presentamos un ensayo de saciedad 2-D de forma rápida y robusta que mide todos estos aspectos de apareamiento unidad en la marcha. Este ensayo se abre la posibilidad de utilizar manipulaciones genéticas mosca avanzada para estudiar los componentes moleculares y de circuito de un comportamiento motivado.
El ensayo de saciedad se basa en la capacidad del varón a la corte con éxito y copular,…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors thank Mike Crickmore, Dragana Rogulja, and Michelle Frank for comments on the manuscript. Pavel Gorelik provided technical support for manufacturing the behavioral arenas. This work was conducted in Mike Crickmore’s lab and is also supported by the Whitehall Foundation (Principal Investigator: Dragana Rogulja). S.X.Z. is a Stuart H.Q. and Victoria Quan Fellow at Harvard Medical School.
Materials
| 1/16 inch clear acrylic | McMaster-Carr | 8589K12 | Used to make arenas; see Supplemental Material 1 for designs. |
| 1/8 inch clear acrylic | McMaster-Carr | 8589K42 | Used to make arenas; see Supplemental Material 1 for designs. |
| 3/16 inch clear acrylic | McMaster-Carr | 8560K219 | Used to make arenas; see Supplemental Material 1 for designs. |
| 1/32 inch black delrin | McMaster-Carr | 8575K132 | Used to make arenas; see Supplemental Material 1 for designs. |
| Hex screws, 1 inch long (50x) | McMaster-Carr | 92314A115 | Used to make arenas. Can be replaced by 3/4 inch screws (92314A113, McMaster-Carr) for 32-chamber arenas. |
| Thumb nuts (25x) | McMaster-Carr | 92741A100 | Used to make arenas. Can be replaced by regular hex nuts (90480A005, McMaster-Carr). |
| Camcorder | Canon | Vixia HF R700 | Can be replaced by any consumer comcorder. |
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