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.
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.
מטרתה של שיטה זו היא לכמת היבט חדש של התנהגות פשוטה חברתית בmelanogaster דרוזופילה, עצמאית מחיזור ותוקפנות בקלות.
אינטראקציות חברתיות הן קריטיות להתפתחות התקינה ובריאותו של אדם בחברה, כמו גם את הפונקציונליות של קבוצה חברתית בכללותו. המורכבות גבוהות של אינטראקציות אלה מחייבים גדלי מדגם גדולים ומערכת המאפשרת לפישוט של ההתנהגות כבסיס הגנטי ועצבי של התנהגות חברתית עדיין לא נחקרו מספיק. Melanogaster תסיסנית הוא מודל גנטי רב עוצמה שיכול לשמש לזיהוי הגנטי ו בסיסים עצביים של אינטראקציות חברתיות. ואכן, ד ' יש melanogaster רפרטואר של התנהגויות חברתיות מורכבות וכמה מדידות ישירות של סוציאליזציה כבר נעשו 1-7. עם זאת, רוב המאמצים האלה כבר התמקדו התנהגויות חברתיות מורכבות יחסית, כגון aggresאינטראקציות sive 3,6, היבטים שונים של חיזור 3,8-12, וכיצד משפיעים על התנהגויות חברתיות ניסיון אחרים כגון למידה, או קצב היממה 13-17. בנוסף, רב של מבחני אלה מסתמכים על ניתוח דפוסי אינטראקציה מורכבים של קבוצות של זבובים, באמצעות מעקב וידאו ותוכנת מחשב כדי לנתח את השפע של נתונים וכתוצאה מכך. ניתוח כזה הוא לא יסולא בפז, ולהוביל לתובנות חדשות וחשובות כמו הדינמיקה של אינטראקציות לטוס לטוס בקבוצות 7. מגבלה אחת, לעומת זאת, היא הנגישות של מבחני אלה לקהילה בכללותה, והידע המוגבל של המנגנונים העומדים בבסיס הכרה של אחרים. במילים אחרות, הבסיס של הפליטה של אות על ידי אדם אחד וההכרה שלה על ידי אחר עדיין הבין היטב 18.
בניגוד לכך, זבובים גם תערוכת התנהגות פשוטה, הימנעות חברתית, שבו אנשים להתרחק מאות הנפלטת על ידי זבובים הדגישו: ד Melanogaster מתח odorant או DSO 19. בassay תפוקה גבוהה, התנהגות זו ניתן לכמת כהימנעות מאות מתח הנפלטת על ידי זבובים אחרים, או הימנעות חברתית 19. זבובים ממוקמים במנגנון T-מבוך וניתנו להם האפשרות להימנע מבקבוקון המכיל DSO. שימוש assay זה, CO 2 הוצג להיות מרכיב של DSO, וחלק מהמעגלים העצביים ההכרחיים להגיב ל- CO 2 היו גזורים 19.
Assay ההימנעות החברתי שהוצג כאן הוא דומה מבחינה רעיונית למבחני התנהגות הפשוטים שפותחו במעבדתו של סימור Benzer שאפשרו דורות של חוקרים לנתח התנהגויות מורכבות 20. ניתוח של הימנעות חברתית יכול להתבצע בצורה חסכונית באמצעות assay T-המבוך, ומאפשר למחקר נרחב יותר של התנהגות חברתית. לדוגמא, באמצעות assay זה אנו הוכיחו לאחרונה כי יש לי סיכונים גנטיים שונים לאוטיזם השפעות מנוגדות בb החברתיתמבחני ehavior. מוטציות לגן מועמד לאוטיזם – neurobeachin 21,22 – ליקויים הנוכחיים הן במרחב חברתי (שתוארו במקום אחר 23) והימנעות חברתית 24. איתות דופאמין חריגה היא גם הציעה לשחק תפקיד באטיולוגיה של אוטיזם בבני האדם 25,26. בניגוד לתוצאות שהושגו עם neurobeachin, מצאנו כי ביצועי הימנעות חברתיים היו מושפעים מעלייה או הירידה ברמות של דרוזופילה לפוחי מונואמין Transporter (VMAT) בתאי דופאמין, למרות שהמרחב חברתי הראה המתאם גבוה לרמות של 27 VMAT אלה. התוצאות המנוגדות שהושגו עם neurobeachin וVMAT מדגישות את האפשרות של זיהוי צורות שונות של התנהגות א-סוציאלית, ובכך circuitries העצבי הבסיסי שונה ויסות התגובה לאחרים.
פרוטוקול זה מתאר נוהל מפורט לassay ההימנעות החברתי. קנטון-S רק להימנע מבקבוקון שבטס כבר בעבר באופן מכאני הדגיש, וכי יחסי מין ומספר המגיבים אינם משפיעים על ביצועי שהימנעות חברתיים. עם זאת, רקע גנטי של המגיבים יש השפעה גדולה.
להלן כמה צ…
The authors have nothing to disclose.
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.
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 |