果蠅用于經(jīng)典條件反射(classical conditioning experiments)實(shí)驗(yàn)已有 40 多年的歷史,極大地促進(jìn)了我們對學(xué)習(xí)記憶的理解,包括對認(rèn)知疾病(cognitive diseases)分子機(jī)制(molecular mechanisms)和神經(jīng)環(huán)路(Neural Circuits)的闡明。認(rèn)知疾病(cognitive diseases)包括:神經(jīng)發(fā)育不良、神經(jīng)損傷或者神經(jīng)退行性疾病等。
通過學(xué)習(xí)和記憶的研究,既可以在果蠅幼蟲中考察神經(jīng)發(fā)育基因(neuro-developmental genes)的影響,也可以在成年果蠅中,考察神經(jīng)突觸可塑性(synaptic plasticity )變化和調(diào)節(jié)。
T-Maze迷宮實(shí)驗(yàn)
果蠅嗅覺學(xué)習(xí)記憶(Learning and memory)研究的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)是T迷宮實(shí)驗(yàn)(T-Maze)。
果蠅嗅覺學(xué)習(xí)記憶(關(guān)聯(lián)學(xué)習(xí)記憶范式)
是將中性的條件刺激(conditioned stimulus,CS),與懲罰性(電擊)或獎賞性(蔗糖)的非條件刺激(unconditioned stimulus,US)相互關(guān)聯(lián)。
在果蠅嗅覺學(xué)習(xí)記憶范式中,給果蠅中性的氣味(odor)作為條件刺激(conditioned stimulus, CS+),同時(shí)給與直流電刺激作為非條件刺激(unconditioned stimulus,US),以誘導(dǎo)果蠅產(chǎn)生關(guān)聯(lián)學(xué)習(xí)記憶。然后,在沒有 US 的情況下,給與第二個(gè)條件刺激(CS-)。
然后,在測試階段,讓果蠅會同時(shí)聞到 CS + 和 CS- 的氣味,并在一段時(shí)間內(nèi)讓果蠅做氣味選擇。最后通過計(jì)數(shù)來反應(yīng)果蠅的選擇結(jié)果。
果蠅嗅覺學(xué)習(xí)記憶裝置
奎恩(Quinn)、哈里斯(Harris)和本澤爾(Benzer)首先報(bào)告了成年果蠅能夠進(jìn)行聯(lián)想學(xué)習(xí)(associative learning)。后來,塔利(Tully)和奎因(Quinn)推出了一種經(jīng)過大幅改進(jìn)的試驗(yàn)方法,現(xiàn)在被認(rèn)為是研究果蠅巴甫洛夫(Pavlovian)學(xué)習(xí)(Learning)和記憶(Memory)的經(jīng)典方法之一。
蒼蠅訓(xùn)練機(jī)系統(tǒng)(Fly Training Machine Systems)是一種操作簡便、用戶友好型系統(tǒng),是 T 型迷宮教學(xué)機(jī)(T-maze teaching machine)的改進(jìn)版。蒼蠅訓(xùn)練機(jī)系統(tǒng)包括一個(gè)主模塊(main module)、兩個(gè)真空管口(two vacuum tubing-ports)、兩個(gè)收集管(collection tubes)和一個(gè)網(wǎng)格管(grid tube)。主模塊由一個(gè)琉璃框架構(gòu)成,其中包含一個(gè)帶小隔間的中央滑動升降器(central sliding elevator),用于將蒼蠅從訓(xùn)練地點(diǎn)(training location)轉(zhuǎn)移到測試的選擇點(diǎn)(choice point)。
兩個(gè)真空管端口可在訓(xùn)練時(shí)通過柵格管(grid tube)抽取真空,在測試時(shí)通過收集管抽取真空。在果蠅氣味訓(xùn)練階段(Olfactory Shock Learning phase),氣味塊組件通過網(wǎng)格管套管緊貼在網(wǎng)格管上。在測試階段(Testing Phase),氣味塊組件通過收集管套管連接到收集管上。
果蠅嗅覺學(xué)習(xí)記憶系統(tǒng)配置
T-maze Apparatus T迷宮裝置
Shock Training Tube 電擊訓(xùn)練管
Odor Testing Tubes 氣味測試管
Fast Pipe Connectors 管道快接器
Flowmeter 流量計(jì)
dour cups 氣味杯
DC Power Supply 可編程開關(guān)直流電源
Pump 真空泵
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