에서 냄새 유도 행동의 고해상도 정량화<em> 초파리</em사용><em> Flywalk</em> 패러다임
Summary
자동화 추적 시스템 Flywalk는 초파리에서 냄새 유도 행동 고해상도 정량화를 위해 사용된다.
Abstract
그들의 자연 환경에서, 이러한 식초와 같은 곤충은 화학적으로 서로 다른 냄새 물질의 거대한 양의 포격 초파리 melanogaster의 비행. 더욱 문제를 복잡하게하기 위해, 곤충 신경계에 의해 검출 된 냄새는 일반적 조성과 농도 비율 변화 단일 화합물 그러나 혼합물은 없습니다. 이는 신경계에 의해 평가되어야 할 다른 후각 자극의 거의 무한한 양 리드.
냄새 자극의 측면 플라이하여 평가를 결정하는 이해하기 위해서는 많은 효율적 취기 및 악취 냄새 혼합물 향해 유도 거동을 조사하는 것이 바람직하다. 직접 연결 활동에 행동의 상관 관계, 동작은 비교 기간과 신경 생리 학적 실험에서와 같이 동일한 자극 조건에서 정량화되어야한다. 그러나, 초파리 neuroethology 많은 현재 사용 후각 생물 검정은 특수 목적 오히려있다효율성으로 또는 해결을 향해하게 안정적.
Flywalk, 자동화 냄새 전달 및 추적 시스템은, 효율 및 분해능을 절충. 이는 악취 패킷이 자유롭게 걸어 플라이를 자극하고 animal's에게 동적 행동 반응을 정확하게 결정할 때의 판정을 허용한다.
Introduction
어떤 neuroethological 연구의 목표는 하나의 지배적 인 신경 또는 신경 회로의 활동 상태 및 유기체의 거동과 인과 관계를 확립하는 것이다. 이 목표의 연결 작업을 달성하기 위해 행동 동일한 자극 조건에서 모니터링해야하고 이러한 자극 조건이 이상적으로 사람들의 이해 진화 조사에서 신경계 비슷해야합니다. 이 행동 생물 검정에 관해서 특히 때, 이러한 요구 사항이 역사적으로 초파리에 매우 까다로운 입증은 후각 neuroethology을 melanogaster의.
소스에서 해제되면, 냄새 깃털이 빠르게 공기 이동이 냄새 분배 (1)의 주요 결정 요인 인에 의한 난류 확산으로 얇은 필라멘트로 헤어. 그 결과, 악취 소스를 향해 이동 곤충은 청정 공기의 가변 간격으로 산재 냄새 패키지 간헐적 자극을 경험한다. 양자 모두산책과 곤충 비행 – 초파리를 포함하는 – 5 – 냄새 2의 부재에서 크로스 바람 이동 주로 깃털 만남에 맞바람 급증에 의해 탐색이 간헐적 인 자극 정권을 악용 입증되었다. 이러한 트랩 분석 등의 초파리 neuroethology에 사용되는 11, 많은 행동 생물 검정 – 생리 학적 실험에서 자극 절차 반면 주로 곤충 깨끗한 공기 또는 동적 자극 서열 6의 장시간 산재 냄새 중 하나를 제공하는 단일 퍼프하여 자연 환경에서 발생할 수있는 그 모방 15 – 오픈 필드 경기장 또는 T-미로는 냄새 그라데이션 (12)에 의존하고있다. 정의에 의해 악취 구배가 냄새 공급원으로부터의 거리에 따라 농도 가변되기 때문에, 특별한 문제는 이러한 패러다임을 사용하여 정확한 악취 농도에 기인 할 수 없다. 또한, 기울기냄새 그라데이션 비판적 취제의 물리 화학적 특성에 따라 달라집니다. 잘못된 해석을 초래할 수있다 (20) – 높은 휘발성 화합물의 구배는 휘발성이 낮은 화합물에 의해 생성되므로 역시 어려워 항해 (16)의 유일한 수단으로서 공간에서 농도 차이의 측정에 의존 유기체에 대해 추적하는 것보다 얕은 것 특히 선택의 분석에 후각 환경 설정. 이 공간의 모든 단계에서 서로 다른 혼합 성분의 비율에 이르게하기 때문에 다시 생리학과 행동 사이에 명확한 상관 관계를 배제하기 때문에 냄새 혼합물을 향한 행동을 조사 할 때이 효과 또한 매우 해롭다.
식초 파리는 과일을 발효에 집계하는 경향이 있지만, 그들은 음식 소스와 산란 사이트에 대한 그들의 탐색에 독방 있습니다. 그럼에도 불구하고, 각각의 동물을 테스트하는 것이 아니라 많은 행동 패러다임은 초파리 neuroetholo에 사용GY는 파리의 코호트 냄새 유도 동작을 살펴 매력 제어 위에 자극 냄새를 선택하는 파리의 분획으로서 획득된다. 이 코호트 실험 비행 neuroethology의 이해에 크게 기여하고이를 사용하여 만든 관측의 대부분은 단일 비행 실험에서 확인할 수있다. 그러나, 각 other's 결정에 영향을 미칠 수있다 (21) 및 극단적 인 경우 악취 평가 인구 밀도 22에 따라 회피하기 위하여 무관심 전환 할 수 날아 관찰되었다. 또한, 실험의 이러한 종류의 결과는 종종 연결 활동과 동작을 상관 할 때 바람직 할 것이다 오히려 그 일 동안 플라이가 무엇을하고 있는지 관찰보다 행동 결정의 시퀀스의 엔드 포인트를 제공한다. 이 다소 낮은 해상도의 코호트 실험은 같은 수 닿는 비행 경기장과 디딜 방아와 같은 고해상도 단일 플라이 방법으로 대조된다당시 행동 반응의 직접적인 관찰 자극 20,23,24를 표시됩니다. 그들은 매우 효율적이고-간 개인 간 시험 변동성이 부분적으로 오랜 기간 동안 인구의 관찰에 평균화되기 때문에 강력한 심지어 상대적으로 결과 낮은 샘플 크기를 제공하기 때문에 그럼에도 불구하고, 코호트 실험은 여전히 인기 있습니다. 곁에 비행과 디딜 방아는 아마 자극 프레 젠 테이션 및 시간 해상도에 관한 황금 표준을 제공하지만, 사용되는 경기장은 하나의 동물을 위해 설계되었으며 따라서 시간이 많이 소요되는 샘플 통계 분석에 필요한 크기를 얻을 수 있도록하고 있습니다. 몇 개의 다른 접근이 최근에 잘 정의 자극 정권과 조합 고해상도 행동 데이터의 효율적인 획득을 허용 개발되었다. 이러한 냄새의 깃털 5의 정확한 3D 모델과 함께 풍동에서 여러 식초 파리의 자율 3D 추적을 포함 </SUP>, 양쪽 (25)와 Flywalk 패러다임 (26)로부터 공기 류와 함께 제공되는 선택 실에서 여러 개별 파리의 추적.
Flywalk에서, 15 개인 파리는 작은 유리 튜브에 위치하고 있습니다 지속적으로 붉은 빛이 상황에서 오버 헤드 카메라에 의해 감시. 냄새가 20cm / sec의 연속적인 기류에 첨가하고, 일정 속도로 유리관을 통해 이동된다. 기류는 악취 전달 시스템에 들어가기 전에 증류수 (가습기)를 함유하는 250ml의 병에 통과시켜 가습된다. flies' 위치는 파리 상기 상향 이동할 수 없거나 관심 (ROI)의 사각 영역 냄새 튜브의 길이의 대부분을 감싸는 (그러나 튜브 (각면에 약 5mm의 바깥 쪽 가장자리를 제외) 내에 기록된다 바람이 불어) 냄새 프리젠 테이션 (그림 1A, B)의시기에. 플라이 아이덴티티 추적 시스템 t 의해 일정하게 유지된다그들의-Y 위치 (즉, 그들의 유리관 제한)에 기초하여 실험 hroughout. 악취 자극은 최대 8 번의 악취 및 26,29 (도 1b) 그의 모든 가능한 혼합물의 프리젠 테이션을 가능하게하는 다 성분 자극 장치를 사용하여 달성된다. 실험 과정은 컴퓨터 냄새 전달 시스템을 조절하고 온도 및 습도 정보를 수집하는 (컴퓨터 (1),도 1C)에 의해 제어된다. 이 컴퓨터는 또한 지속적으로 초당 20 프레임 (컴퓨터 2)에서 비행 위치를 추적하는 두 번째 컴퓨터에 데이터 로거를 (촬영을 시작 / 정지) 제어합니다. 냄새 자극을주기 주위에 냄새 밸브 상태 (밸브 개방의 즉, 시간 점), 악취 ID, 온도와 습도를 위치를 비행 냄새에 컴퓨터 2.이 방법으로 정보를 기록하고, 위치는 .CSV-파일로 동기화 및 수출 비행하는 추가 처리 및 사용자가 작성한 분석 루틴을 사용하여 분석 될 수있다. 때문에전체 시스템은 컴퓨터 제어, 아니 인간의 개입은 실험 세션 동안 필요하지 않습니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
Flywalk 시스템이 언뜻보기에 다소 복잡한 것처럼 보이지만, 한 번 설정하고 그것을 실행하는 사용하기 쉽고 매우 강력한 결과를 얻을 수 있습니다. 생물 분석으로 산출 된 결과의 일관성을 강조하는 것이 여기에 도시 된 대표적인 결과는 약 2 년 새 추적 소프트웨어와 광원을 사용하여 변형 된 설치와 이전 연구 29에 도시 된 결과의 일부 후의 있다고 말할 수있다. 그럼에도 불구하고, 유인 ?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
우리는 우리의 요구에 대한 추적 소프트웨어를 사용자 정의하는 Electricidade 엠 포 (electricidadeempo.net)에서 기술 지원을 다니엘 베이트와 페드로 Gouveia의 감사합니다. 우리는 또한 촬영 과정에서 지원 톰 Retzke 감사합니다. 본 연구는 막스 플랑크 협회에 의해 지원되었다.
Materials
| Flywalk setup | Custom | details available upon request | |
| stimulus device | Custom | details available upon request | |
| LED cluster | Custom | details available upon request | |
| HD Pro Webcam C920 | Logitech, Lausanne, Switzerland | ||
| 2 Computers | |||
| Flywalk Reloaded v1.0 software | Electricidade Em Pó (electricidadeempo.net) | ||
| Labview 11.0 software | National Instruments, Austin, TX | ||
| Standard fly food | Custom | ||
| Standard fly vials | Greiner bio-one GmbH, Frickenhausen, Germany | ||
| Standard fly vials | Greiner bio-one GmbH, Frickenhausen, Germany | ||
| aspirator | Custom | ||
| mineral oil | Sigma-Aldrich (www.sigmaaldrich.com) | ||
| odors | Sigma-Aldrich (www.sigmaaldrich.com) | ||
| 200 µl PCR reaction tubes | Biozym Scientific GmbH, Oldendorf, Germany |
Referências
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