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技术文章

T迷宫(T-Maze)和果蝇嗅觉学习记忆(Olfactory Shock Learning)

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果蝇用于经典条件反射(classical conditioning experiments)实验已有 40 多年的历史,极大地促进了我们对学习记忆的理解,包括对认知疾病(cognitive diseases)分子机制(molecular mechanisms)和神经环路(Neural Circuits)的阐明。认知疾病(cognitive diseases)包括:神经发育不良、神经损伤或者神经退行性疾病等。

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通过学习和记忆的研究,既可以在果蝇幼虫中考察神经发育基因(neuro-developmental genes)的影响,也可以在成年果蝇中,考察神经突触可塑性(synaptic plasticity )变化和调节。


T-Maze迷宫实验

果蝇嗅觉学习记忆(Learning and memory)研究的经典实验是T迷宫实验(T-Maze)。

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果蝇嗅觉学习记忆(关联学习记忆范式)

是将中性的条件刺激(conditioned stimulus,CS),与惩罚性(电击)或奖赏性(蔗糖)的非条件刺激(unconditioned stimulus,US)相互关联。

 

在果蝇嗅觉学习记忆范式中,给果蝇中性的气味(odor)作为条件刺激(conditioned stimulus, CS+),同时给与直流电刺激作为非条件刺激(unconditioned stimulus,US),以诱导果蝇产生关联学习记忆。然后,在没有 US 的情况下,给与第二个条件刺激(CS-)。

然后,在测试阶段,让果蝇会同时闻到 CS + 和 CS- 的气味,并在一段时间内让果蝇做气味选择。最后通过计数来反应果蝇的选择结果。

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果蝇嗅觉学习记忆装置

奎恩(Quinn)、哈里斯(Harris)和本泽尔(Benzer)首先报告了成年果蝇能够进行联想学习(associative learning)。后来,塔利(Tully)和奎因(Quinn)推出了一种经过大幅改进的试验方法,现在被认为是研究果蝇巴甫洛夫(Pavlovian)学习(Learning)和记忆(Memory)的经典方法之一。

 

苍蝇训练机系统(Fly Training Machine Systems)是一种操作简便、用户友好型系统,是 T 型迷宫教学机(T-maze teaching machine)的改进版。苍蝇训练机系统包括一个主模块(main module)、两个真空管口(two vacuum tubing-ports)、两个收集管(collection tubes)和一个网格管(grid tube)。主模块由一个琉璃框架构成,其中包含一个带小隔间的中央滑动升降器(central sliding elevator),用于将苍蝇从训练地点(training location)转移到测试的选择点(choice point)。

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两个真空管端口可在训练时通过栅格管(grid tube)抽取真空,在测试时通过收集管抽取真空。在果蝇气味训练阶段(Olfactory Shock Learning phase),气味块组件通过网格管套管紧贴在网格管上。在测试阶段(Testing Phase),气味块组件通过收集管套管连接到收集管上。

 

果蝇嗅觉学习记忆系统配置

T-maze Apparatus T迷宫装置
Shock Training Tube  电击训练管

Odor Testing Tubes  气味测试管
Fast Pipe Connectors 管道快接器

Flowmeter 流量计
dour cups 气味杯

DC Power Supply  可编程开关直流电源
Pump 真空泵

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