Summary

사회 회피의 정량화에 대한 간단한 분석<em> 초파리</em

Published: December 13, 2014
doi:

Summary

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

이 방법의 목적은 쉽게 구애와 침략에서 독립적 인 초파리에서 간단한 사회적 행동의 새로운 측면을 정량화하는 것입니다.

사회적 상호 작용은 적절한 발전과 개인의 건강 사회에서뿐만 아니라 전체 사회 집단의 기능에 중요하다. 이러한 상호 작용의 높은 복잡도가 큰 샘플 크기 및 사회적 행동의 유전 적 신경 염기 여전히 제대로 이해되는 바와 같이 동작의 단순화를 허용하는 시스템을 필요로한다. 초파리는 유전자를 식별하는 데 사용될 수있는 강력한 유전 적 모델이고 사회적 상호 작용의 신경 기지. 사실, D. melanogaster의 복잡한 사회적 행동의 레퍼토리를 가지고 있으며, 사회화의 일부 직접 측정은 이미 1-7을 수행하고있다. 그러나, 이러한 노력의 대부분은 상대적으로 복잡한 aggres 사회적 행동에 집중되어왔다시브 상호 작용 3,6, 구애 3,8-12의 다양한 측면, 어떻게 사회적 경험은 학습, 또는 일주기 리듬 13-17 다른 행동에 영향을 미친다. 또한, 이들 분석법은 많은, 파리의 기의 복잡한 상호 작용 패턴을 분석하고 결과 데이터를 분석하는 풍부한 비디오 추적 및 컴퓨터 소프트웨어를 사용에 의존한다. 이러한 분석은 매우 중요하며, 이러한 그룹 7 플라이 플라이 상호 작용의 동적 중요한 새로운 통찰로 이어집니다. 한 가지 제한은, 그러나, 크게는 지역 사회에 이러한 분석의 어려움, 그리고 다른 사람의 인식의 기초가되는 메커니즘의 제한된 지식입니다. 즉, 다른 한 개인에 의해 인식으로 그 신호의 방출에 기초하여 여전히 저조한 18 이해된다.

D. : 반면에, 또한 간단한 동작, 개인이 스트레스를 파리에 의해 방출 신호에서 벗어나 사회적 회피, 전시 파리 MELAN스트레스 후각 또는 DSO (19) ogaster. 높은 처리량 분석에서,이 동작은 다른 파리, 또는 사회적 회피 (19)에 의해 방출 된 신호의 응력을 회피 정량화 할 수있다. 파리 T 미로 장치에 넣고 DSO 함유 바이알을 피하기 위해 선택 주어진다. 이 분석을 이용하여, CO 2 2 19 해부 하였다 CO에 응답하도록 필요한 신경 회로 DSO의 성분, 및 일부가 도시되었다.

여기에 제시된 사회적 회피 분석은 복잡한 행동 (20)를 해부 연구자의 ​​세대를 활성화 모어 Benzer의 연구실에서 개발 된 간단한 행동 분석 개념적으로 유사하다. 사회적 회피 분석 경제적 사회적 행동의 더 광범위한 연구를 허용 T 미로 분석을 이용하여 수행 될 수있다. 예를 들어,이 분석을 사용하여 우리는 최근에 보여 자폐증에 대해 서로 다른 유전 적 위험 사회 B의 대조 효과를 가지고ehavior 분석. 21, 22 neurobeachin – – 자폐증에 대한 후보 유전자에 대한 돌연변이 존재하는 결함은 모두 사회적 공간에서 (다른 곳에서 23 설명), 사회적 회피 (24). 이상 도파민 시그널링은 또한 인간 25,26 자폐증의 병인에서 역할을하는 것으로 제안된다. neurobeachin 얻어진 결과와 대조적으로, 우리는 증가 또는 도파민 세포 초파리 소낭 모노 아민 전송기 (VMAT)의 수준을 감소함으로써 사회적 공간 직접 VMAT (27)의이 수준과 상관되었지만 사회적 회피 성능이 영향을받지 않는 것을 발견했다. neurobeachinVMAT 얻은 대조 결과를 따라서 다양한 비 사교적 행동 양식 및 다른 사람에게 응답을 변조하는 다른 기본 신경 회로들을 식별 가능성을 강조한다.

Protocol

1. 장비 및 사내 만든 시약 (다른 사람을위한 재료의 목록을 참조하십시오) 플라이 작업을 수행 할 수있는 초파리 차가운 마취 장치를 준비합니다. 작은 플라스틱 상자 (10.2 cm, 폭 12.7 cm 길이), 피펫 팁 상자의 일반적으로 상단 커버 (3.8 cm 깊이 10.2 cm, 폭 12.7 cm 길이)을 충당하기 위해 다공성 폴리에틸렌 시트를 잘라. 짓 눌린 얼음 상자 채우기, 다공성 폴리에틸렌 시트 커버. </li…

Representative Results

사회적 회피 분석은 다른 플라이에서 방출 응력 신호를 인식 초파리 melanogaster의 능력 (DSO)을 정량화하고, 따라서 사회적 상호 작용의 일 양상을 평가 강력한 시험이다. 분석은 일반적으로 두 가지 옵션 사이에서 선택과 파리를 제시 T-미로로 알려진 다양한 행동 분석에 사용 된 장치를 사용하여 수행됩니다 – 왼쪽 또는 오른쪽으로 19,28-31. 이 경우, 파리 DSO를 방지하는 계산 효율 및 ?…

Discussion

이 프로토콜은 사회적 회피 분석에 대한 자세한 절차를 설명합니다. 광저우-S는 이전에 기계적으로되어 강조했다 날아간 유리 병을 방지하며, 응답자의 성별과 수는 사회적 회피 성능 것이 영향을주지 않습니다. 그러나 응답자의 유전 적 배경이 큰 영향을 미친다.

성공적으로이 실험을 수행하기위한 몇 가지 중요한 단계를 다음과 같습니다 : 1) 항상 실험 전에 파리 2 시간을 …

Declarações

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

Referências

  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).
check_url/pt/52011?article_type=t

Play Video

Citar este artigo
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