果蝇 被动回避行为作为研究联想性厌恶学习的新范式

学习和记忆是一种进化上古老的环境适应机制，从果蝇（D.）到人类¹。果蝇是一种强大的模型生物，用于研究学习和记忆的基本原理，因为它提供了广泛的强大遗传工具来剖析内在的分子机制²。开创性的基因筛查研究确定了对学习和记忆至关重要的rutabaga3，amnesiac4和dunce5基因²，利用了嗅觉调节，因为果蝇依靠其敏锐的嗅觉来寻找食物，潜在的配偶并避开捕食者⁶。

嗅觉调节已成为研究学习和记忆机制的流行范式，这要归功于Tully和^Quinn7，8引入嗅觉T迷宫。随后，已经提出了其他测量各种类型的学习和记忆的方法，包括视觉条件⁹，求偶条件¹⁰，厌恶光速抑制测定¹¹和黄蜂暴露条件^反射12。然而，大多数这些检测方法都有一个复杂的设置，必须在大学车间定制或通过供应商购买。这里描述的范式基于一个简单的行为测定，用于研究苍蝇的厌恶联想学习，这些学习可以很容易地与一些可用的用品组装在一起。

所描述的范式相当于实验室小鼠和大鼠的被动（或抑制）回避行为，其中动物学会避开以前接受过电脚电击的隔间¹³。在Murids中，该程序基于他们对强光的天生回避和对较暗区域的偏好¹⁴。在第一次试验中，动物被放入明亮的隔间，从那里动物迅速离开，踏入一个黑暗的隔间，在那里发出电脚电击。通常，一次试验足以形成坚实的长期记忆，导致24小时后的潜伏期显着增加。然后，潜伏期被用作动物记住厌恶刺激与特定环境之间关联的能力的指标¹⁵。

这项工作描述了使用 D. 作为模型系统的类似程序，与啮齿动物模型相比，它具有几个优点，包括成本效益，更大的样本量，缺乏监管监督以及获得强大的遗传工具^16，17。该过程基于负面的地理出租车行为，这表现在苍蝇被放置在垂直表面上时爬上去的冲动¹⁸。该装置由两个垂直腔室组成。在第一次试验中，将果蝇放入较低的隔间。从那里，它通常在3-15秒内离开，进入上层隔间，在那里它受到电击。在1分钟的试验中，一些苍蝇可能偶尔会重新进入上层隔间，从而导致额外的电击。在测试阶段，24小时后，延迟显着增加。同时，与第一天相比，电击次数减少，表明苍蝇在上部隔间形成了厌恶的联想记忆。然后使用延迟，电击次数以及梳理发作的持续时间和频率来分析动物行为以及形成和记住厌恶刺激与特定环境之间关联的能力。具有代表性的结果表明，暴露于西方饮食（WD）会显着损害雄性苍蝇的被动回避行为，这表明WD会深刻影响苍蝇的行为和认知。相反，飞行锻炼减轻了WD的负面影响，改善了被动回避行为。