Uma maneira simples para medir alterações na Recompensa comportamento de busca Usando<em> Drosophila melanogaster</em
Summary
Nós descrevemos um protocolo para induzir gratificante e nonrewarding experiências em moscas da fruta (Drosophila melanogaster), utilizando o consumo de etanol voluntária como uma medida de mudanças nos estados de recompensa.
Abstract
Nós descrevemos um protocolo para a medição do etanol auto-administração em moscas da fruta (Drosophila melanogaster) como um proxy para mudanças nos estados de recompensa. Nós demonstramos uma forma simples de explorar o sistema de recompensa mosca, modificar experiências relacionadas a recompensa natural, e use o consumo de etanol voluntária como uma medida de mudanças nos estados de recompensa. A abordagem serve como uma importante ferramenta para estudar os neurônios e genes que desempenham um papel nas mudanças mediada por experiência de estado interno. O protocolo é composto de duas partes distintas: expor as moscas para experiências gratificantes e nonrewarding, e ensaiando o consumo voluntário de etanol como uma medida da motivação para obter uma recompensa de droga. As duas partes podem ser utilizadas de forma independente para induzir a modulação da experiência como um passo inicial para mais ensaios a jusante ou como um ensaio de alimentação de duas escolha independente, respectivamente. O protocolo não requer uma instalação complicada e, portanto, pode ser aplicada em qualquer LABORATORY com ferramentas básicas de cultura de mosca.
Introduction
Modificação do comportamento em resposta à experiência permite animais para ajustar seu comportamento às mudanças no seu ambiente 1. Durante este processo, os animais integrar o seu estado fisiológico interno com as condições variáveis do ambiente externo e, posteriormente, escolher uma ação sobre o outro para aumentar suas chances de sobrevivência e reprodução. Sistemas de recompensa evoluído para motivar comportamentos que são necessários para a sobrevivência dos indivíduos e das espécies, reforçando comportamentos que aumentam a sobrevivência imediata, como comer ou beber, ou aqueles que garantir a sobrevivência a longo prazo, tais como o comportamento sexual ou cuidar de filhos 2. Compostos artificiais como drogas de abuso também afetam os sistemas de recompensa por vias neurais cooptação que medeiam recompensas naturais 2.
Durante as duas últimas décadas, a mosca da fruta Drosophila melanogaster tem sido estabelecido como um modelo para estudar o promissor Molecular e mecanismos neuronais que estão moldando os efeitos do etanol sobre o comportamento 3,4.
Anteriormente, nós identificamos um subconjunto de neurônios peptidérgicas em moscas (receptor NPF / NPF (R) neurônios) que o casal recompensas naturais, como a experiência sexual, para a motivação de obter recompensas de droga 5. expressão NPF é sensível a ambas as experiências sexuais e recompensas de drogas, tais como a intoxicação por etanol. Alterações nos níveis de expressão NPF são convertidos em alterações em etanol auto-administração 5, onde a alta NPF reduz e baixa NPF aumenta a preferência para consumir etanol. Ativando neurônios NPF é gratificante para as moscas, como eles exibem forte preferência por um odor emparelhado com a ativação, o que também é refletido pelo consumo de etanol reduzida. Mais importante ainda, a activação de neurónios NPF interfere com a capacidade das moscas de modo a formar uma associação positiva entre a intoxicação etanol e um taco de odor. O nexo de causalidade entre o NPF / Rsistema, a memória recompensa, e o consumo de etanol sugere que é possível utilizar etanol auto-administração como uma medida para alterações nos estados de recompensa 5.
Nesta publicação, demonstrar uma abordagem integrada para explorar o sistema de recompensa natural, mosca e mudanças ensaiar em estados de recompensa. A abordagem consiste em duas peças separadas, um protocolo de treino para manipular experiências naturais relacionados com a recompensa, seguido por um ensaio de alimentação capilar de dois escolha (CAF) etanol para avaliar a auto-administração como uma estimativa para alterações nos estados de recompensa. O ensaio CAFE é análogo aos ensaios de escolha de dois garrafa utilizados em estudos com roedores para a droga auto-administração e foi mostrado para reflectir determinadas propriedades de comportamento de dependência, como em moscas 6.
Protocol
Representative Results
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
Agradecemos U. Heberlein e A. Devineni para discussões de longa duração e assessoria técnica. Agradecemos também aos membros do laboratório Shohat-Ophir, A. Benzur, L. Kazaz, e O. Shalom, pela ajuda em demonstrar o método. Um reconhecimento especial vai para Eliezer Costi para o estabelecimento dos sistemas de mosca no laboratório. Este trabalho foi apoiado pelo Israel Science Foundation (384/14) e Marie Curie carreira Bolsas de Integração (CIG 631.127).
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
- Robinson, G. E., Fernald, R. D., Clayton, D. F. Genes and social behavior. Science. 322, 896-900 (2008).
- Koob, G. F. Neurobiological substrates for the dark side of compulsivity in addiction. Neuropharmacol. 56, 18-31 (2009).
- Kaun, K. R., Devineni, A. V., Heberlein, U. Drosophila melanogaster as a model to study drug addiction. Hum Genet. 131, 959-975 (2012).
- Devineni, A. V., Heberlein, U. Addiction-like behavior in Drosophila. Commun Integr Biol. 3, 357-359 (2010).
- Shohat-Ophir, G., Kaun, K. R., Azanchi, R., Mohammed, H., Heberlein, U. Sexual deprivation increases ethanol intake in Drosophila. Science. 335, 1351-1355 (2012).
- Devineni, A. V., Heberlein, U. Preferential ethanol consumption in Drosophila models features of addiction. Curr Biol : CB. 19, 2126-2132 (2009).
- 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).
- 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).
- Ejima, A., et al. Generalization of courtship learning in Drosophila is mediated by cis-vaccenyl acetate. Curr Biol. 17, 599-605 (2007).
- 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).
- Kaun, K. R., Azanchi, R., Maung, Z., Hirsh, J., Heberlein, U. A Drosophila model for alcohol reward. Nat Neurosci. 14, 612-619 (2011).
- 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).
- Devineni, A. V., Heberlein, U. The evolution of Drosophila melanogaster as a model for alcohol research. Annu Rev Neurosci. 36, 121-138 (2013).
- Ro, J., Harvanek, Z. M., Pletcher, S. D. FLIC: high-throughput, continuous analysis of feeding behaviors in Drosophila. PloS one. 9, 101107 (2014).
- Itskov, P. M., et al. Automated monitoring and quantitative analysis of feeding behaviour in Drosophila. Nat Commun. 5, 4560 (2014).
- 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).
- Peru, Y. C., et al. Long-lasting, experience-dependent alcohol preference in Drosophila. Addict Biol. 19, 392-401 (2014).
- Dus, M., et al. Nutrient Sensor in the Brain Directs the Action of the Brain-Gut Axis in Drosophila. Neuron. 87, 139-151 (2015).
- Anderson, D. J., Adolphs, R. A framework for studying emotions across species. Cell. 157, 187-200 (2014).
- 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).
