Summary

Простой способ измерить изменения в Reward обращаемость за помощью<em> Дрозофилы</em

Published: December 15, 2016
doi:

Summary

Мы опишем протокол для индукции полезным и nonrewarding опыт в плодовых мух (дрозофилы) с использованием добровольного потребления этанола в качестве меры для изменения в награду государств.

Abstract

Мы опишем протокол для измерения этанола самоуправлением в плодовой мушки (дрозофилы) в качестве прокси для изменений в награду государств. Мы демонстрируем простой способ подключиться к системе вознаграждения лету, изменять опыт, связанный с естественной наградой, а также использовать добровольное потребление этанола в качестве меры для изменения в награду государств. Подход служит в качестве соответствующего инструмента для изучения нейроны и гены, которые играют определенную роль в опыте опосредованной изменения внутреннего состояния. Протокол состоит из двух отдельных частей: подвергая мух к полезным и nonrewarding опыта, и опробование добровольное потребление этанола в качестве меры мотивации, чтобы получить вознаграждение наркотиков. Эти две части могут быть использованы независимо друг от друга, чтобы вызвать модуляцию опыта в качестве первого шага для дальнейшего вниз по течению анализов или в качестве независимого два выбора анализа кормления, соответственно. Протокол не требует сложной настройки и, следовательно, могут быть применены в любом Laboratorу с основными инструментами культуры летать.

Introduction

Модификация поведения в ответ на опыт позволяет животным корректировать свое поведение к изменениям в их среде 1. В ходе этого процесса, животные интегрировать их внутреннее физиологическое состояние с изменением условий внешней среды, а затем выбрать одно действие над другим, чтобы увеличить свои шансы на выживание и размножение. Системы вознаграждения эволюционировали мотивации поведения, которые необходимы для выживания особей и видов путем усиления поведения , которые увеличивают немедленное выживание, например, еды или питья, или те , которые обеспечивают долгосрочное выживание, такие как сексуальное поведение или уход за потомством 2. Искусственные соединения , такие как наркотики злоупотребления также влияют на системы вознаграждения путем кооптации нервных путей , которые обеспечивают естественные награды 2.

За последние два десятилетия плодовой мушки дрозофилы была создана в качестве перспективной модели для изучения Molecулар и нейронные механизмы, которые формируют влияние этанола на поведение 3,4.

Ранее мы определили подмножество пептидергических нейронов у мух (НРП / НРП рецептора (R) нейроны) , которые соединяют естественные награды, такие как сексуальный опыт, к мотивации получения вознаграждения наркотиков 5. НРП выражение чувствительна к обоим параметрам сексуального опыта и поощрений наркотиков, таких как этанол интоксикации. Изменения в НРП уровней экспрессии преобразуются в изменения в этаноле самоуправления 5, где высокая НРП снижает и низкий НРП увеличивает предпочтение к потреблению этанола. Активация нейронов является НПФ полезным для мух, поскольку они показывают сильное предпочтение запаха, спаренной с активацией, что также отражается снижением потребления этанола. Что еще более важно, активация нейронов НРП мешает способности мух, чтобы сформировать положительную ассоциацию между интоксикацией этанолом и запах реплике. Причинно-следственная связь между НРП / Rсистема, вознаграждение памяти, и потребление этанола позволяет предположить , что можно использовать этанол самоуправлением в качестве меры для изменения в награду 5 государств.

В этой публикации мы демонстрируют комплексный подход к выстукивать в лету естественной системы вознаграждения и изменения опробование в награду государств. Подход состоит из двух отдельных частей, учебного протокола для манипулирования природными опытом вознаграждения, связанных с последующим двумя вариантами капиллярный питатель анализа (CAFE) для оценки этанола самоуправления в качестве оценки изменений в награду государств. Анализ КАФЕ аналогична выбору анализов двух бутылок , используемых в исследованиях на грызунах для наркотиков самоуправления и было показано , чтобы отразить некоторые свойства наркомании типа поведения у мух 6.

Protocol

Примечание: Общий обзор экспериментального проектирования: Экспериментальный дизайн включает в себя адаптированный протокол для подавления 7-9 ухаживания , в которых самцы мух подвергаются полезным и nonrewarding опытом в 3 -х последовательных сессий обучения в течение 4 дней. В конце фазы опыта, м…

Representative Results

FPreviously, Devineni и др. показали , что , когда плодовые мушки дают выбор к потреблению этанола , содержащего пищу, они проявляют сильное предпочтение этанол-содержащие продукты над nonethanol , содержащей пищу 6. Здесь показаны некоторые репрезентативные результаты, пол…

Discussion

Here, we illustrate the details of an integrated approach to measure alterations in reward-seeking behavior, based on previous work described by Devineni et al.6 and Shohat-Ophir et al5. The first section of the protocol uses different types of sexual interactions as the experience input, and the second section uses a two-choice feeding assay to assess the effect of experience on the preference to consume ethanol.

As shown by Devineni et al.<sup…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Мы благодарим У. Хеберлайн и А. Devineni для длительных обсуждений и технических консультаций. Мы также благодарим членов лаборатории Шохат-Офир, А. Benzur, Л. Kazaz и О. Шалом, за помощь с демонстрации метода. Особая благодарность идет к Элиэзер Costi для создания систем для полетов в лаборатории. Эта работа была поддержана Израильского научного фонда (384/14) и гранты Мари Кюри Карьера интеграции (CIG 631127).

Materials

Polystyrene 25 x 95mm Vials FlyStuff 32-109
narrow plastic vials flugs FlyStuff 42-102
Disposable Sterile Needle 18G and 27G  can be acquired by any company 1.20 X 38mm (18Gx1 1/2") , 0.40 X 13mm (27Gx1/2")
10x75mm Borosilicate Glass Disposable Culture Tubes kimble chase 73500-1075
calibrated pipets 5ul (microliter) VWR 53432-706 color coded white to contain 5 microliters
Mineral Oil  Sigma-Aldrich  M5904
Sucrose, Molecular Biology Grade CALBIOCHEM 573113
Yeast extract Powder for microbiology can be acquired by any company
Ethanol Sigma-Aldrich  32221
standard pipette Tips (micro-pipets) ThermScientific T114R-Q volume- 0.1-20 ul Ultra micro
IDENTI-PLUGS (Foam Tube Plugs) Jaece L800-A fits opening 6 to 13mm
IDENTI-PLUGS (Foam Tube Plugs) Jaece L800-D fits opening 35 to 45mm
virginator fly stock  bloomington drosophila stock center #24638
Narrow Vials, Tray Pack (PS) Genesee Scientific Corporation  # 32-109BR
Drosophila Media Recipes and Methods Bloomington Drosophila Stock Center http://flystocks.bio.indiana.edu/Fly_Work/media-recipes/molassesfood.htm
propionic acid Sigma-Aldrich  P5561
phosphoric acid Sigma-Aldrich  W290017
Methl 4-Hydroxybenzoate Sigma-Aldrich  H3647
Agar Agar can be acquired by any company
corn meal can be acquired by any company
Grandma's molasses B&G Foods, Inc not indicated
instant dry yeast can be acquired by any company

References

  1. Robinson, G. E., Fernald, R. D., Clayton, D. F. Genes and social behavior. Science. 322, 896-900 (2008).
  2. Koob, G. F. Neurobiological substrates for the dark side of compulsivity in addiction. Neuropharmacol. 56, 18-31 (2009).
  3. Kaun, K. R., Devineni, A. V., Heberlein, U. Drosophila melanogaster as a model to study drug addiction. Hum Genet. 131, 959-975 (2012).
  4. Devineni, A. V., Heberlein, U. Addiction-like behavior in Drosophila. Commun Integr Biol. 3, 357-359 (2010).
  5. Shohat-Ophir, G., Kaun, K. R., Azanchi, R., Mohammed, H., Heberlein, U. Sexual deprivation increases ethanol intake in Drosophila. Science. 335, 1351-1355 (2012).
  6. Devineni, A. V., Heberlein, U. Preferential ethanol consumption in Drosophila models features of addiction. Curr Biol : CB. 19, 2126-2132 (2009).
  7. McBride, S. M., et al. Mushroom body ablation impairs short-term memory and long-term memory of courtship conditioning in Drosophila melanogaster. Neuron. 24, 967-977 (1999).
  8. Ejima, A., Smith, B. P., Lucas, C., Levine, J. D., Griffith, L. C. Sequential learning of pheromonal cues modulates memory consolidation in trainer-specific associative courtship conditioning. Curr Biol. 15, 194-206 (2005).
  9. Ejima, A., et al. Generalization of courtship learning in Drosophila is mediated by cis-vaccenyl acetate. Curr Biol. 17, 599-605 (2007).
  10. Keleman, K., Kruttner, S., Alenius, M., Dickson, B. J. Function of the Drosophila CPEB protein Orb2 in long-term courtship memory. Nat Neurosci. 10, 1587-1593 (2007).
  11. Kaun, K. R., Azanchi, R., Maung, Z., Hirsh, J., Heberlein, U. A Drosophila model for alcohol reward. Nat Neurosci. 14, 612-619 (2011).
  12. Xu, S., et al. The propensity for consuming ethanol in Drosophila requires rutabaga adenylyl cyclase expression within mushroom body neurons. Genes Brain Behav. 11, 727-739 (2012).
  13. Devineni, A. V., Heberlein, U. The evolution of Drosophila melanogaster as a model for alcohol research. Annu Rev Neurosci. 36, 121-138 (2013).
  14. Ro, J., Harvanek, Z. M., Pletcher, S. D. FLIC: high-throughput, continuous analysis of feeding behaviors in Drosophila. PloS one. 9, 101107 (2014).
  15. Itskov, P. M., et al. Automated monitoring and quantitative analysis of feeding behaviour in Drosophila. Nat Commun. 5, 4560 (2014).
  16. Yapici, N., Cohn, R., Schusterreiter, C., Ruta, V., Vosshall, L. B. A Taste Circuit that Regulates Ingestion by Integrating Food and Hunger Signals. Cell. 165, 715-729 (2016).
  17. Peru, Y. C., et al. Long-lasting, experience-dependent alcohol preference in Drosophila. Addict Biol. 19, 392-401 (2014).
  18. Dus, M., et al. Nutrient Sensor in the Brain Directs the Action of the Brain-Gut Axis in Drosophila. Neuron. 87, 139-151 (2015).
  19. Anderson, D. J., Adolphs, R. A framework for studying emotions across species. Cell. 157, 187-200 (2014).
  20. Gibson, W. T., et al. Behavioral responses to a repetitive visual threat stimulus express a persistent state of defensive arousal in Drosophila. Curr Biol. 25, 1401-1415 (2015).

Play Video

Cite This Article
Zer, S., Ryvkin, J., Wilner, H. J., Zak, H., Shmueli, A., Shohat-Ophir, G. A Simple Way to Measure Alterations in Reward-seeking Behavior Using Drosophila melanogaster. J. Vis. Exp. (118), e54910, doi:10.3791/54910 (2016).

View Video