通过计算机跟踪检测大鼠嗅觉行为<em>果蝇</em>在四象限嗅

适应并响应外部环境的能力，对于所有动物的生存至关重要。动物需要避免危险，寻找食物和寻找配偶，并从以前的经验中学习。感觉系统功能，以接收各种刺激，如视觉，化学和mechanosensory的，和发送这些信号到中枢神经系统来解释和解码。大脑然后指示基于感知环境适宜的运动行为，如觅食或捕食逃逸。了解感觉系统如何检测外部世界，大脑如何解码并指导决策，是神经生物学的一个重大挑战。

果蝇是研究如何神经回路引导行为的强大模型系统。除了 ​​是简单和廉价的维护， 果蝇表现出许多不同的和复杂的刻板行为，但用COMPAC这样做ŧ约10万神经元的神经系统。强大遗传技术用于操纵果蝇基因组的存在，以及数以千计的转基因品系已生成的选择性和可重复性地标记的神经元^10-13的相同的子集。这些转基因品系可以用来选择性地操纵标记神经元（激活或抑制）的活性，并且这些操作可以被用来研究如何神经功能导向的行为。

多种行为检测已制定了各种研究果蝇的行为。 果蝇 ，像许多动物，用他们的指导许多行为选择，比如寻找食物，寻找配偶，避免危险的嗅觉。因此嗅觉是研究外部刺激是如何检测和动物的神经系统解释，引导适当的选择一个良好的感觉系统。这样，一些试验中已经开发了用于investiga婷幼虫和成虫嗅觉行为。传统上，在果蝇嗅觉行为是由两选择T-迷宫范例，它可用于测定先天和了解到嗅觉行为³测定。在该试验中，约50苍蝇给出了两种管之间：一个管包含有问题的气味和其它含有一个控制气味（通常是气味溶剂）。苍蝇给出的设定时间做出选择，然后是在不同的腔室蝇的数目进行计数。尽管T-迷宫是许多实验的简单测定中，也有一些限制。例如，嗅觉行为仅在一个时间点测量的，并且该时间点之前进行不同的选择将被丢弃。同样，人口内苍蝇的个体行为被忽略。另外，T型迷宫要求苍蝇人工计数，这可能会引入错误。最后，因为只有两种测量的选择，这减少经常需要察觉的细微的行为变化的统计力量。到两选择T-迷宫一个替代方案是一个四象限（四场）嗅觉^14-18。在该试验中，动物探究在其中每个竞技场的四个角的填充有加臭空气的潜在来源的舞台。竞技场有皱褶星形最大化四个实验确定的气味象限的形成。如果气味在随后的一个角供给它包含只在那一个象限。动物的行为可以相比，其在三个控制象限行为，因为他们进入和离开气味象限被跟踪，和容易。因此四象限嗅觉试验记录到刺激气味在大的试验舞台空间和时间的行为反应。

四象限嗅觉首先由彼得森等人的 ¹⁵和兽医等人开发的^。17，调查醇个别寄生蜂的工厂行为反应。福彻等 ¹⁸ Semmelhack和王¹⁶改编设置监视单个果蝇的嗅觉反应。四象限嗅觉是吸引和排斥反应同样敏感，允许广泛的测试增味剂和条件。自定义编写飞跟踪软件，由Alex Katsov ¹⁹开发，目前由儒略布朗（在材料详述）保持，引入额外的优点，以更近的四象限嗅觉^14,20-23的实现。现在有可能以测定到在高空间同时100蝇（27.5像素/厘米）和分辨率，它允许提取的各种参数，如在任何时间点的位置，速度和苍蝇的加速度随时间（每秒30帧）。这使得调查果蝇的行为反应的动力学气味²⁰ </s了>。然而，应该指出的是，在人口中的各个蝇在整个跟踪期间的身份不能保持。相反，每个飞行轨道被记录为只要两个飞轨道不相交。在这一点，苍蝇发散后新的轨道进行分配。通过将其它视频俘获软件（在材料表详述），相同的配置允许灵活的跟踪时段，并且可以使用通过以较低的帧速率拍摄图像来跟踪苍蝇长达24小时。此选项被用来研究果蝇产卵行为和喜好产卵¹⁴比较他们的身体姿势。四字段嗅觉也可用于研究的反应在多峰（ 例如嗅觉和视觉）刺激，或以光遗传学⁹或thermogenetic ²¹刺激感官刺激的演示相结合。此外，高时间分辨率允许轨迹的FO提取R IN乐团数据集的每一个人飞。因此，该方法允许调查嗅觉引导人口行为和也从个人的社交互动。通过该测定所产生的数据是健壮和高度可再现的，允许使用的四场嗅觉用于行为屏幕。

在这里，我们描述了一个四象限嗅觉安装组件。我们进一步展示其在应对苹果醋和排斥响应高度集中丙酸乙酯测定嗅觉吸引力的使用。最后，我们描述和用于记录飞跟踪数据的分析提供了示例代码。