Verhaltensanalysen

Wir verwenden verschiedene Assays, um das geruchsgeleitete Verhalten zu testen:

Flywalk

Dieses System überprüft automatisch die Geruchsreaktionen von 15 einzelnen Fliegen auf bis zu 8 Gerüche und alle möglichen Mischungen dieser Gerüche. Kurz gesagt, die Fliegen werden in 15 ausgerichtete Glasröhrchen gesetzt, und unter Rotlicht werden die XY-Positionen der Fliegen kontinuierlich von einer Überkopfkamera überwacht.

Die Fliegen werden kontinuierlich einem befeuchteten Luftstrom ausgesetzt und erhalten wiederholt Impulse verschiedener Geruchsreize in Intervallen von 90 s. Attraktive Gerüche lösen eine Aufwärtsbewegung der Fliegen aus, während abstoßende Gerüche keine oder eine Abwärtsbewegung bewirken.

Da sich die Fliegen frei in den Glasröhren verteilen können, treffen sie möglicherweise zu unterschiedlichen Zeiten auf den Geruchsimpuls. Dies wird kompensiert, indem der Zeitpunkt der Geruchsbegegnung für jedes einzelne Verfolgungsereignis auf der Grundlage der X-Position der Fliege, der systemeigenen Verzögerung und der Fluggeschwindigkeit berechnet wird.

Flywalk ermöglicht es nicht nur, die Wertigkeit vieler Gerüche bei vielen Fliegen zu überprüfen, sondern liefert auch detaillierte Informationen über die Reaktionslatenz (die attraktivsten Geruchsstoffe führen bereits 200 ms nach Ankunft des Reizes zu einer Aufwärtsbewegung) und die Reaktionsstärke. Für Einzelheiten siehe

Steck et al. Scientific reports. 2012

Thoma et al. J. exp. Biol. 2014

Thoma et al. JoVE. 2015

Flywalk-Film

Trap Assay

Dieser Assay bietet eine schnelle und einfache Methode, um die Wertigkeit einzelner Geruchsstoffe bei Drosophila zu testen. Eine geruchsstoffhaltige und eine lösungsmittelhaltige Falle aus durchsichtigen 30-ml-Plastikfläschchen werden in eine 500-ml-Box mit Lüftungslöchern in den Deckeln gestellt. Dreißig 4- bis 5-d alte, ausgehungerte Fliegen werden in jede Testbox gesetzt. Die Versuche werden in einer Klimakammer durchgeführt (25 °C, 70 % Luftfeuchtigkeit, 12:12 Hell-Dunkel-Zyklus). Die Anzahl der Fliegen innerhalb und außerhalb der Fallen wird nach 24 Stunden gezählt. Der Attraktionsindex des Geruchsstoffs wird berechnet als (O - C)/T, wobei O die Anzahl der Fliegen in der Geruchsstofffalle, C die Anzahl der Fliegen in der Kontrollfalle und T die Gesamtzahl der getesteten Fliegen ist. Für Beispielstudien unter Verwendung des Fallen-Assays siehe

Knaden et al. Cell reports. 2012

Keesey et al. Chemical Ecology. 2016

Paarungsassay

Dieser Test wird verwendet, um zu prüfen, ob bei Fliegen, denen z. B. neuronale Schaltkreise für die Pheromondetektion fehlen, eine Balzstörung vorliegt. Er kann auch verwendet werden, um die balzbezogene Bedeutung spezifischer Geruchsstoffe zu testen, indem balzende Fliegen in Anwesenheit oder Abwesenheit dieser Geruchsstoffe getestet werden. Wir haben derzeit einen neuen Aufbau etabliert, der es erlaubt, bis zu zwanzig Balzversuche parallel aufzuzeichnen.

Für Beispielstudien mit dem Paarungsassay siehe Dweck et al. PNAS. 2015
Der Windkanal-Assay

Wir verwenden große Windkanäle, um Fütterungs- und Eiablagepräferenzen bei der Sphingidenmotte Manduca sexta zu testen. Die Motten werden im windabgewandten Teil des Windkanals (2,5m*1m*1m) freigelassen und ihre Reaktionen auf Geruchsfahnen werden von einem automatischen 3D-Tracking-System aufgezeichnet. Da wir die 3-dimensionale Fahnenstruktur innerhalb des Tunnels etabliert haben, sind wir immer über den sensorischen Input informiert, den eine fliegende Motte erhält. Externe Pflanzenkammern ermöglichen es uns, die Motte mit vor Ort gesammelten Kopfräumen von z.B. nektarspendenden Blüten oder potentiellen Wirtspflanzen zu versorgen.

Für Beispielstudien unter Verwendung des Windkanals siehe

Haverkamp et al. eLife. 2016

Haverkamp et al. Nature Communications. 2016

Mottenbewegungsgesteuertes Verhalten: