Summary

En simpel måde at måle Ændringer i Reward-søger Behavior Brug<em> Drosophila melanogaster</em

Published: December 15, 2016
doi:

Summary

Vi beskriver en protokol for at fremkalde givende og nonrewarding oplevelser i bananfluer (Drosophila melanogaster) ved hjælp af forbruget frivillige ethanol som et mål for ændringer i belønning stater.

Abstract

Vi beskriver en protokol til måling ethanol selvadministration i bananfluer (Drosophila melanogaster) som en proxy for ændringer i belønning stater. Vi demonstrerer en enkel måde at udnytte det flue belønningssystem, ændre erfaringer relateret til naturlig belønning, og bruge forbrug frivillige ethanol som et mål for ændringer i belønning stater. Den fremgangsmåde tjener som et relevant værktøj til at studere de neuroner og gener, der spiller en rolle i erfaring-medierede ændringer af interne tilstand. Protokollen består af to forskellige dele: udsætte fluerne til givende og nonrewarding erfaringer, og analysere forbruget frivillige ethanol som et mål for motivationen til at få et lægemiddel belønning. De to dele kan bruges uafhængigt at inducere modulering af erfaring som et første skridt til yderligere efterfølgende analyser eller som et selvstændigt to-valg fodring assay hhv. Protokollen kræver ikke en kompliceret opsætning og kan derfor anvendes i enhver LABORATORy med grundlæggende flue kultur værktøjer.

Introduction

Ændring af adfærd som reaktion på erfaring tillader dyr at tilpasse deres adfærd til ændringer i deres miljø 1. Under denne proces, dyr integrere deres interne fysiologiske tilstand med de skiftende forhold i det eksterne miljø og efterfølgende vælge en handling frem for en anden at øge deres chancer for overlevelse og reproduktion. Belønningssystemer udviklet sig til at motivere adfærd, der er nødvendige for overlevelsen af individer og arter ved at styrke adfærd, der forbedrer øjeblikkelig overlevelse, såsom at spise eller drikke, eller dem, der sikrer langsigtede overlevelse, såsom seksuel adfærd eller omsorg for afkom 2. Kunstige forbindelser såsom misbrugsstoffer påvirker også belønningssystemer ved co-vælger nervebaner, der medierer naturlige belønninger 2.

I løbet af de sidste to årtier, frugten flyve Drosophila melanogaster er blevet etableret som en lovende model til at studere Molecular og neuronale mekanismer, der former virkningerne af ethanol på adfærd 3,4.

Tidligere har vi identificeret en delmængde af peptiderge neuroner i fluer (NPF / NPF receptor (R) neuroner) at par naturlige belønninger, såsom seksuel erfaring, at motivationen for at opnå narkotika belønninger 5. NPF udtryk er følsom over for både seksuelle oplevelser og narkotika belønninger, såsom ethanol forgiftning. Ændringer i NPF ekspressionsniveauerne konverteres til ændringer i ethanol selvadministration 5, hvor høj NPF reducerer og lav NPF øger præference at forbruge ethanol. Aktivering NPF neuroner er givende for fluer, da de viser stærk præference for en lugt parret med aktiveringen, hvilket også afspejles af reduceret forbrug ethanol. Vigtigere, aktivering af NPF neuroner interfererer med evnen af ​​fluer til at danne en positiv sammenhæng mellem ethanol forgiftning og en lugt cue. Årsagssammenhængen mellem NPF / Rsystemet, belønning hukommelse, og forbruget ethanol tyder på, at man kan bruge ethanol selvadministration som et mål for ændringer i belønning stater 5.

I denne publikation demonstrerer vi en integreret tilgang til at tappe fluen naturlige belønningssystem og analysere ændringer belønning stater. Tilgangen består af to enkeltdele, en uddannelse protokol for at manipulere naturlige belønning-relaterede erfaringer, efterfulgt af en to-valg kapillær feeder assay (CAFE) for at vurdere ethanol selvadministration som estimat for ændringer i belønning stater. CAFE-analysen er analog med de to-flaske choice analyser, der anvendes i gnavere for narkotika selvadministration og har vist sig at afspejle visse egenskaber af afhængighed-lignende adfærd i fluer 6.

Protocol

Bemærk: Generel oversigt over det eksperimentelle design: Det eksperimentelle design omfatter en tilpasset protokol til frieri undertrykkelse 7-9, hvor mandlige fluer udsættes for givende og nonrewarding erfaringer i 3 på hinanden følgende træningssessioner i løbet af fire d. Ved slutningen af ​​de erfaringer fase, fluerne testet i en to-valg frivillig assay for 3 forbrug ethanol – 4 d. Protokollen heri indbefatter en række forberedende trin, hvoraf nogle kan gøres i forvejen skal anvendes i mere end ét forsøg, mens…

Representative Results

FPreviously, Devineni et al. viste, at når bananfluer får valget til at forbruge ethanol-holdige fødevarer, de viser en stærk præference for ethanol-holdige fødevarer over nonethanol indeholder mad 6. Vist her er nogle repræsentative resultater, vi opnåede, da analyse den medfødte ethanol præference for naive mandlige fluer, der ikke undergår uddannelsen protokollen. Naive Canton S mandlige fluer…

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…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Vi takker U. Heberlein og A. Devineni for langvarige diskussioner og teknisk rådgivning. Vi takker også Shohat-Ophir lab medlemmer, A. Benzur, L. Kazaz, og O. Shalom, for hjælp med at demonstrere metoden. Særlig påskønnelse går til Eliezer Costi til fastsættelse af flyve-systemer i laboratoriet. Dette arbejde blev støttet af Israel Science Foundation (384/14) og Curie Integration Grants Marie Karriere (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

Referências

  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).
check_url/pt/54910?article_type=t

Play Video

Citar este artigo
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