A Single-fly Ensaio para comportamento de forrageamento em<em> Drosophila</em
Summary
Neste artigo de vídeo, descrevemos um método automatizado para medir o efeito de fome ou saciedade em olfativo comportamento de busca de alimentos dependente na fruta Drosophila melanogaster mosca adulta.
Abstract
Para muitos animais, a fome promove mudanças no sistema olfativo de uma forma que facilita a busca de fontes de alimentos apropriados. Neste artigo de vídeo, descrevemos um método automatizado para medir o efeito de fome ou saciedade em olfativo comportamento de busca de alimentos dependente na fruta Drosophila melanogaster mosca adulta. Em uma caixa à prova de luz iluminado por uma luz vermelha que é invisível para as moscas de fruta, uma câmera ligada ao software de aquisição de dados personalizado monitora a posição de seis moscas simultaneamente. Cada mosca se limita a caminhar em arenas individuais contendo um odor de alimentos no centro. As arenas de ensaio repousar sobre um piso poroso que funciona para prevenir a acumulação de odor. A latência para localizar a fonte de odor, uma métrica que reflecte a sensibilidade olfactiva em diferentes estados fisiológicos, é determinada por análise de software. Aqui, discutimos os mecanismos críticos de executar este paradigma comportamental e abranger questões específicas sobre mosca loading, a contaminação odor, temperatura do ensaio, a qualidade dos dados e análise estatística.
Introduction
Unidos da fome promover dois tipos de comportamentos apetitivas: busca de alimentos e consumo de alimentos 1. Este ensaio comportamental simples é útil para o estudo de comportamentos quimiotáticos associados forrageamento 2,3. Especificamente, ele rastreia a posição da mosca, velocidade de caminhada e latência para localizar um alvo odor de alimentos. Latência de encontrar comida serve como métrica para medir as mudanças na sensibilidade do sistema de detecção de odor da mosca a jusante das alterações no seu estado appetitive interno. Uma versão manual deste ensaio foi utilizado anteriormente para mostrar a sinalização do receptor de GABA-B é importante para o comportamento odor localização em moscas adultas 3. A versão automatizada atual do ensaio foi fundamental para o estudo de como curto-neuropeptídeo F (SNPF) sinalização remodela o mapa olfativo em Drosophila e influências apetitivo comportamentos 2.
O teste é realizado a uma temperatura e humidade ambiente escuro, controlado. Digitalcâmeras de vídeo definidas acima das placas de teste de acrílico transparente controlar moscas backlit pelo 660-nm iluminação LED. Informações da câmara é processada em tempo real por um computador estacionado próximo à área de testes. Nós usamos o software de aquisição de dados para gravar e salvar as coordenadas de posições voar durante o período de testes.
Neste paradigma, o sujeito é liberado em uma arena que contém um odor de alimentos no centro, o objeto odor cria um gradiente de odor de alimentos dentro da arena, que induz o comportamento de busca de alimentos em tempo real. Um protocolo semelhante busca odor tem sido aplicado para o estudo de chemosensation em larvas Drosophila único 7. Enquanto outros ensaios comportamentais, tais como o de quatro campos olfatômetro 4,5 ou o t-labirinto 6 avaliar odor aversão ou atração comportamentos, este paradigma é o mais adequado para avaliar a sensibilidade e de quimiotaxia comportamentos olfativos.
Vários principais vantagens acompanhar esta assay. Primeiro, ele permite a aquisição rápida de grandes conjuntos de dados, porque a coleta de dados e análise são principalmente automatizado. Em segundo lugar, este ensaio isola e mede o comportamento das moscas individuais, eliminando, assim, os sinais sociais olfativos que podem influenciar seus comportamentos. Em terceiro lugar, a simplicidade do protocolo e design experimental simples fazer o teste eficiente e fácil de ensinar aos outros.
Além disso, este ensaio pode ser usado para investigar mais circuitos neurais subjacentes ao comportamento de busca de alimentos combinando-a com o grande conjunto de ferramentas genéticas disponíveis para Drosophila melanogaster 8. Expressão Targeted de transgenes que o silêncio ou excitar neurônios pode ser conseguido com ferramentas como o sistema GAL4-UAS, bem como o TS1 UAS-Shibire, UAS-tétano-toxina, e UAS-TRPA1 (B) transgenes 9-12.
Protocol
Representative Results
Discussion
Neste protocolo, descrevemos um procedimento passo-a-passo para o ensaio de comportamento de busca de alimentos. Além de odores alimentares relacionados com, mas também pode ser adaptada para o estudo da capacidade de voar para localizar outros objectos de odor. Por exemplo, ele pode ser aplicado para o estudo do comportamento de localização mate em moscas macho 3 Há várias considerações adicionais para este protocolo que vamos mencionar aqui em relação a este procedimento.:
<p class="jove_conte…Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabalho foi apoiado por bolsas de investigação para JWW do Instituto Nacional de Saúde (R01DK092640) e National Science Foundation (0.920.668).
Materials
| Name of Reagent/Material | Company | Catalog Number | Comments |
| Apple Cider Vinegar | Spectrum | commercially available | |
| Agarose, Type VII | Sigma-Aldrich | A0701 | low gelling temperature agarose |
| Acrylic Testing Plate | custom | Plate contains 6 arenas. Each arena is 60 mm in diameter 6 mm in height. See testing plate diagrams for specific measurements. | |
| LabVIEW V.8.5 | National Instruments | 776670-09 | platform for programs: PositioningTool.vi, FlyTracking–Six Zones.vi NOTE: "elapsed time.vi", "time into file.vi", and "two object detect.vi" are included subroutines that must be available in order for the main data acquisition program "FlyTracking–Six zones.vi" to run. |
| LabVIEW Vision 8.5 | |||
| LabVIEW Vision Acquisition Software 8.5 | |||
| LabVIEW Vision Builder AI 3.5 | |||
| Igor Pro V.6 | Wavemetric, Inc. | platform for macro: Data Analysis for Fly Tracking–Six Zones | |
| Basler scA1390-17fm | National Instruments | 779980-01 | Digital Camera NOTE: driver for camera available at Baslerweb.com |
| 8 mm lens | National Instruments | 780024-01 | Lens for Basler Digital Camera |
| Ground Glass Diffuser Plate | Edmund Optics | custom | Diffuses light, 25 cm x 30 cm |
| US Std. No. 100 | Fischer Scientific | 04-881X | Sieve with nominal opening of 150 μm |
| Lighting Option 1 | |||
| LED backlight 660 nm (20 cm x 20 cm) | Spectra West | BL47192 | a simpler but more expensive lighting option. |
| Power Supply for LED Backlight | Spectra West | ||
| Lighting Option 2 | |||
| 660 nm LEDs | Superbrightleds | RL5R1330 | Wavelength 660 nm (approximately 7 x 7 LED array for a 14.7 inch x 9.75 inch panel) |
| Linear DC Power Supply | GW Instek | GPS-1830D | Power supply for LED Panel |
| Solderless Breadboard | Digikey | 922354-ND | Breadboard for LEDs |
References
- Dethier, V. G. . The hungry fly : a physiological study of the behavior associated with feeding. , (1976).
- Root, C. M., Ko, K. I., Jafari, A., Wang, J. W. Presynaptic facilitation by neuropeptide signaling mediates odor-driven food search. Cell. 145, 133-144 (2011).
- Root, C. M., et al. A presynaptic gain control mechanism fine-tunes olfactory behavior. Neuron. 59, 311-321 (2008).
- Semmelhack, J. L., Wang, J. W. Select Drosophila glomeruli mediate innate olfactory attraction and aversion. Nature. 459, 218-223 (2009).
- Faucher, C., Forstreuter, M., Hilker, M., de Bruyne, M. Behavioral responses of Drosophila to biogenic levels of carbon dioxide depend on life-stage, sex and olfactory context. J. Exp. Biol. 209, 2739-2748 (2006).
- Quinn, W. G., Harris, W. A., Benzer, S. Conditioned behavior in Drosophila melanogaster. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 71, 708-712 (1974).
- Fishilevich, E., Domingos, A. I., Asahina, K., Naef, F., Vosshall, L. B., Louis, M. Chemotaxis behavior mediated by single larval olfactory neurons in Drosophila. Curr. Biol. 15, 2086-2096 (2005).
- Venken, K. J., Simpson, J. H., Bellen, H. J. Genetic manipulation of genes and cells in the nervous system of the fruit fly. Neuron. 72, 202-230 (2011).
- Hamada, F. N., et al. An internal thermal sensor controlling temperature preference in Drosophila. Nature. 454, 217-220 (2008).
- Kitamoto, T. Conditional modification of behavior in Drosophila by targeted expression of a temperature-sensitive shibire allele in defined neurons. J. Neurobiol. 47, 81-92 (2001).
- Sweeney, S. T., Broadie, K., Keane, J., Niemann, H., O’Kane, C. J. Targeted expression of tetanus toxin light chain in Drosophila specifically eliminates synaptic transmission and causes behavioral defects. Neuron. 14, 341-351 (1995).
- Brand, A. H., Perrimon, N. Targeted gene expression as a means of altering cell fates and generating dominant phenotypes. Development. 118, 401-415 (1993).
