概要

Sosyal Kaçınma Niceleme için Basit Testi<em> Drosophila melanogaster</em

Published: December 13, 2014
doi:

概要

Here, we present a protocol to quantify the avoidance of stressed individuals. This paradigm is powerful yet user-friendly and can be used to assess the influence of genes and environment on one kind of social interaction in Drosophila melanogaster.

Abstract

Drosophila melanogaster is an emerging model to study different aspects of social interactions. For example, flies avoid areas previously occupied by stressed conspecifics due to an odorant released during stress known as the Drosophila stress odorant (dSO). Through the use of the T-maze apparatus, one can quantify the avoidance of the dSO by responder flies in a very affordable and robust assay. Conditions necessary to obtain a strong performance are presented here. A stressful experience is necessary for the flies to emit dSO, as well as enough emitter flies to cause a robust avoidance response to the presence of dSO. Genetic background, but not their group size, strongly altered the avoidance of the dSO by the responder flies. Canton-S and Elwood display a higher performance in avoiding the dSO than Oregon and Samarkand strains. This behavioral assay will allow identification of mechanisms underlying this social behavior, and the assessment of the influence of genes and environmental conditions on both emission and avoidance of the dSO. Such an assay can be included in batteries of simple diagnostic tests used to identify social deficiencies of mutants or environmental conditions of interest.

Introduction

Bu yöntemin amacı kolayca kur ve saldırganlık bağımsız Drosophila melanogaster basit sosyal davranış, yeni bir yönünü ölçmek için.

Sosyal etkileşimler doğru gelişme ve sağlık bireylerin toplum içinde, hem de bir bütün olarak bir toplumsal grubun işlevselliğine önemlidir. Bu etkileşimlerin yüksek karmaşıklığı büyük örnek boyutları ve sosyal davranış genetik ve nöral temelleri hala tam olarak anlaşılamamıştır gibi davranış basitleştirilmesi sağlayan bir sistem gerektirir. Drosophila melanogaster genetik tanımlamak için kullanılabilecek güçlü bir genetik model ve Sosyal etkileşim nöral temelleri. Gerçekten de, D. melanogaster karmaşık sosyal davranışların bir repertuara sahiptir ve sosyalleşme bazı direkt ölçümler zaten 1-7 yapılmıştır. Ancak bu çabaların çoğu gibi saldırganlığı gibi oldukça karmaşık sosyal davranışlar üzerinde odaklanmıştırsive etkileşimler 3,6, kur 3,8-12 çeşitli yönleri ve nasıl sosyal bir deneyim gibi öğrenme, ya da sirkadiyen ritim 13-17 gibi diğer davranışları etkiler. Buna ek olarak, bu deneylerin çoğuna sineklerin gruplarının karmaşık etkileşimi örüntüye verilerin elde edilen bolluk analiz video izleme ve bilgisayar yazılımı kullanılarak dayanır. Bu tür analizler çok değerli ve bu gruplarda 7 sinek sinek etkileşimlerinin dinamik olarak önemli yeni anlayışlar yol. Bir sınırlama, ancak, geniş topluma bu analizlerin erişilememesi, ve diğerleri tanınmasını altında yatan mekanizmaların sınırlı bilgidir. Başka bir deyişle, bir birey ve bir başka tarafından tanınması bir sinyalin emisyon temeli hala tam olarak 18 anlaşılmaktadır.

D.: Buna karşılık, aynı zamanda basit bir davranış, bireylerin stresli sinekler tarafından yayılan bir sinyal uzaklaşmaya sosyal kaçınma, sergiler sineklerin melanStres Odorant veya DSO 19 ogaster. Bir yüksek verimli bir deney, bu davranış, diğer sinekler veya kaçınma 19 tarafından yayılan bir gerilim sinyalinin önlenmesi olarak belirlenebilir. Sinekler T-labirent aparatı yerleştirilmiş ve DSO içeren bir şişe önlemek için seçim verilir. Bu deneme kullanılarak, CO2 2 19 kesitlere ayrılmıştır CO yanıt için gerekli nöral DSO bileşeni, ve bir parçası olduğu gösterilmiştir.

Burada sunulan sosyal kaçınma tahlil karmaşık davranışları 20 incelemek için araştırmacıların nesiller etkin Seymour BENZER laboratuvarında geliştirilen basit davranış deneyleri kavramsal benzer. Kaçınma analizi maliyet etkin sosyal davranışlarının daha yaygın çalışma için izin T-labirent tahlili kullanılarak gerçekleştirilebilir. Örneğin, bu deneyde kullanılan son zamanlarda ortaya otizm, farklı genetik riski sosyal b zıt etkilere sahip olduğuehavior deneyler. 21,22 neurobeachin – – otizm için bir aday gen için mutantlar mevcut eksiklikler hem sosyal alanda (başka yerde 23 tarif) ve sosyal kaçınma 24. Anormal dopaminerjik sinyal de insanlarda 25,26 otizm etiyolojisinde rol oynadığı ileri sürülmektedir. Neurobeachin ile elde edilen sonuçların aksine, artmış ya da dopaminerjik hücrelerin Drosophila veziküler Monoamin Taşıyıcı (VMAT) düzeylerini azaltırken sosyal alanı ile doğrudan VMAT 27 bu seviyelere ilişkili, ancak kaçınma performansı, etkilenmemiş olduğunu ortaya koymuştur. neurobeachin ve VMAT ile elde edilen zıt sonuçlar böylece çeşitli asosyal davranış biçimlerini ve başkalarına yanıt modüle farklı altta yatan nöral devreler belirlenmesi olasılığını altını çiziyor.

Protocol

1. Ekipman ve In-house düzenlendi Reaktifler (Diğerleri için Malzeme Listesi) Sinek işi gerçekleştirmek için bir Drosophila soğuk anestezi cihazı hazırlayın. Küçük bir plastik kutu (10.2 cm genişliğinde, 12.7 cm uzunluğunda), bir pipet uçları kutusunun tipik üst kapağını (3.8 cm derinliğinde, 10.2 cm genişliğinde, 12.7 cm uzunluğunda) kapsayacak şekilde bir gözenekli polietilen levha kesti. Ezilmiş buz ile doldurun kutu, gözenekli polietilen levha ile kaplayı…

Representative Results

sosyal kaçınma tahlil diğer sinekler tarafından yayılan bir stres sinyali tanımak için Drosophila melanogaster yeteneğini (DSO) ölçülmesi ve böylece sosyal etkileşimlerin bir yönünü değerlendiren sağlam bir testtir. Deney genellikle iki farklı seçenek arasında bir seçim ile sinekler mevcut T-labirent olarak bilinen çeşitli davranış deneylerinde kullanılan bir aygıt kullanılarak gerçekleştirilir – sola veya sağa 19,28-31. Bu durumda, sinekler DSO önlemek hangi verimlil…

Discussion

Bu protokol, sosyal kaçınma tahlil için ayrıntılı bir yordam açıklanır. Kanton-S sadece daha önce mekanik olmuştur vurguladı var uçar hangi bir şişe önlemek ve yanıt verenlerin seks ve sayı sosyal kaçınma performansı olduğunu etkilemez. Ancak, yanıt genetik arka önemli bir etkisi vardır.

Bu denemeyi başarılı gerçekleştirmek için pek çok kritik adımlar şunlardır: 1) her zaman deneyden önce Sinekler 2 saat aktarmak ve çevrelerini rahatsız değil emin olun;…

開示

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

We thank Rachelle Kanippayoor for her help in identifying the new wild-type strain as being of the melanogaster species. R.W.F, O.F. and A.F.S were responsible for research design; R.W.F, M.N. and O.F. performed the experiments. R.W.F, M.N., O.F. and A.F.S. analyzed the data; R.W.F., I.S.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. and I.S.M.; by a training support from the National Alliance for Hispanic Health’s Alliance/Merck Ciencia (Science) Hispanic Scholars Program and a University Fellowship from the Yale Graduate School of Arts and Sciences to R.W.F.

Materials

Stereo Zoom Microscope  Nikon   SMZ-645 Any other standard scope for fly handling would work
Small paint brushes  for pushing flies
Porous Polyethylene, 12" x 12" Sheet Flystuff – Genesee 46-100 http://www.flystuff.com/ProductInfo.php?productID=46-100
Porous Plastic sheet for the cold anesthesia box
Mini-Alarm Timer/Stopwatch
 Sharpie pens
Adhesive Tape
Mini vortex Fisher 14-955-151  http://www.fishersci.com/ecomm/servlet/itemdetail
For mechanical agitation of the flies – any vortex would work.
Corning Life Sciences DL No.:352017, Falcon test tube; round bottom; disposable; no closure, 14mL;  17 x 100mm Fisher 14-959-8    http://www.fishersci.com/ecomm/servlet/itemdetail?storeId=10652&langId=-1&catalogId=29104&productId=2771811&distype=0&highlightProductsItemsFlag=Y&fromSearch=1&searchType=PROD&hasPromo=0
These snap in place in the in-house made T-maze and counter-current apparatus (see text)
cotton balls to close the vials after the experiment.
trifold board and white bench cover to provide a white background, and a homogeneous light.
white bench cover
pounding pad any mouse pad works.
large black cloth to cover the counter-current apparatus in phototaxis response.
cool-white light  Home Depot 1000516563 http://www.homedepot.ca/product/illume-26-fluorescent-plug-in-linear/911423
any similar linear light with fluorescent light bulb cool-white at 13-15W would work

参考文献

  1. Fry, S. N., Rohrseitz, N., Straw, A. D., Dickinson, M. H. TrackFly: virtual reality for a behavioral system analysis in free-flying fruit flies. J Neurosci Methods. 171, 110-117 (2008).
  2. Slawson, J. B., Kim, E. Z., Griffith, L. C. High-resolution video tracking of locomotion in adult Drosophila melanogaster. J Vis Exp. 24, 1096 (2009).
  3. Dankert, H., Wang, L., Hoopfer, E. D., Anderson, D. J., Perona, P. Automated monitoring and analysis of social behavior in Drosophila. Nat Methods. 6, 297-303 (2009).
  4. Branson, K., Robie, A. A., Bender, J., Perona, P., Dickinson, M. H. High-throughput ethomics in large groups of Drosophila. Nat Methods. 6, 451-457 (2009).
  5. Simon, J. C., Dickinson, M. H. A new chamber for studying the behavior of Drosophila. PLoS One. 5, 8793 (2010).
  6. Wang, L., Dankert, H., Perona, P., Anderson, D. J. Inaugural Article: A common genetic target for environmental and heritable influences on aggressiveness. in Drosophila. Proceedings of the National Academy of Sciences. 105, 5657-5663 (2008).
  7. Schneider, J., Dickinson, M. H., Levine, J. D. Social structures depend on innate determinants and chemosensory processing in Drosophila. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2, 17174-17179 (2012).
  8. Miyamoto, T., Amrein, H. Suppression of male courtship by a Drosophila pheromone receptor. Nat Neurosci. 11, 874-876 (2008).
  9. Villella, A., Hall, J. C., Jeffrey, C. H. Chapter 3 Neurogenetics of Courtship and Mating in Drosophila. . Advances in Genetics. 62, 67-184 (2008).
  10. Ejima, A., Griffith, L. C. Courtship Initiation Is Stimulated by Acoustic Signals in Drosophila melanogaster. PLoS ONE. 3, 3246 (2008).
  11. Mery, F., et al. Public Versus Personal Information for Mate Copying in an Invertebrate. Current Biology. 19, 730-734 (2009).
  12. Montell, C. A taste of the Drosophila gustatory receptors. Curr. Opin. Neurobiol. 19, 345-353 (2009).
  13. Billeter, J. -. C., Atallah, J., Krupp, J. J., Millar, J. G., Levine, J. D. Specialized cells tag sexual and species identity in Drosophila melanogaster. Nature. 461, 987-991 (2009).
  14. Krupp, J. J., et al. Social experience modifies pheromone expression and mating behavior in male Drosophila melanogaster. Curr Biol. 18, 1373-1383 (2008).
  15. Kent, C., Azanchi, R., Smith, B., Formosa, A., Levine, J. D. Social context influences chemical communication in D. melanogaster males. Curr Biol. 18, 1384-1389 (2008).
  16. Levine, J. D., Funes, P., Dowse, H. B., Hall, J. C. Resetting the Circadian Clock by Social Experience in Drosophila melanogaster. Science. 298, 2010-2012 (2002).
  17. Ganguly-Fitzgerald, I., Donlea, J., Shaw, P. J. Waking Experience Affects Sleep Need in Drosophila. Science. 313, 1775-1781 (2006).
  18. Billeter, J. -. C., Levine, J. D. Who is he and what is he to you? Recognition in Drosophila melanogaster. Curr. Opin. Neurobiol. 23, 17-23 (2013).
  19. Suh, G. S., et al. A single population of olfactory sensory neurons mediates an innate avoidance behaviour in Drosophila. Nature. 431, 854-859 (2004).
  20. Bonini, N. A Tribute to Seymour Benzer 1921-2007. 180, 1265-1273 (2008).
  21. Castermans, D., et al. The neurobeachin gene is disrupted by a translocation in a patient with idiopathic autism. Journal of Medical Genetics. 40, 352-356 (2003).
  22. Medrihan, L., et al. Neurobeachin, a protein implicated in membrane protein traffic and autism, is required for the formation and functioning of central synapses. J Physiol. 587, 5095-5106 (2009).
  23. 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).
  24. Venkatesh, T., et al. . Cold Spring Harbor Meeting: From Molecules to Circuit Behavior. , (2013).
  25. Hamilton, P. J., et al. De novo mutation in the dopamine transporter gene associates dopamine dysfunction with autism spectrum disorder. Mol Psychiatry. 18, 1315-1323 (2013).
  26. Gadow, K. D., et al. Association of dopamine gene variants, emotion dysregulation and ADHD in autism spectrum disorder. Research in Developmental Disabilities. 35, 1658-1665 (2014).
  27. Fernandez, R. W., Akinleye, A. A., Nurilov, M., Rouzyi, Z., Simon, A. F. . , (2014).
  28. Ali, Y. O., Escala, W., Ruan, K., Zhai, R. G. Assaying Locomotor, Learning, and Memory Deficits in Drosophila Models of Neurodegeneration. J Vis Exp. , 2504 (2011).
  29. Connolly, J. B., Tully, T., Roberts, D. B. . Drosophila: A Practical Approach. 1, 265-317 (1998).
  30. Tully, T., Quinn, W. G. Classical-conditioning and retention in normal and mutant Drosophila melanogaster. J Comp Physiol [A]. 157, 263-277 (1985).
  31. Krashes, M. J., Waddell, S. Drosophila Aversive Olfactory Conditioning. Cold Spring Harbor Protocols. 2011, (2011).
  32. Ejima, A., Griffith, L. C., Zhang, B., Freeman, M. R., Waddell, S. Ch. 30. Drosophila Neurobiology, A Laboratory Manual. , 475-481 (2010).
  33. Benzer, S. Behavioral mutants of Drosophila melanogaster isolated by countercurrent distribution. PNAS. 58, 1112-1119 (1967).
  34. Simon, A. F., Shih, C., Mack, A., Benzer, S. Steroid control of longevity in Drosophila melanogaster. Science. 299, 1407-1410 (2003).
  35. Vaux, D. L. Research methods: Know when your numbers are significant. Nature. 492, 180-181 (2012).
  36. Stowers, L., Logan, D. W. Sexual dimorphism in olfactory signaling. Curr. Opin. Neurobiol. 20, 770-775 (2010).
  37. Simon, A. F., Liang, D. T., Krantz, D. E. Differential decline in behavioral performance of Drosophila melanogaster with age. Mechanisms of Ageing and Development. , 127-647 (2006).

Play Video

記事を引用
Fernandez, R. W., Nurilov, M., Feliciano, O., McDonald, I. S., Simon, A. F. Straightforward Assay for Quantification of Social Avoidance in Drosophila melanogaster. J. Vis. Exp. (94), e52011, doi:10.3791/52011 (2014).

View Video