果蠅攀爬試驗（Climbing Assay）和運動能力檢測

果蠅的壽命短，加上強大的遺傳操作和全基因組篩選工具，使其成為研究人類神經(jīng)退行性疾?。?/span>neurodegenerative disorders）的一個理想的模型系統(tǒng)。果蠅模型尤其被廣泛應用于癡呆癥（包括阿爾茨海默氏癥Alzheimer disease和額顳葉癡呆癥frontotemporal dementia）和各種運動障礙（包括帕金森病Parkinson和肌weisuo側索硬化癥amyotrophic lateral sclerosis）的研究。

在許多研究中，需要測量與疾病相關的神經(jīng)輸出的逐漸衰退（progressive decline）。雖然神經(jīng)退行性疾病相關表型（如記憶測試或晝夜節(jié)律行為變化）可以用果蠅來量化，但這些檢測方法很復雜，不適合大規(guī)模篩選。因此，運動功能的逐漸衰退通常被用來衡量神經(jīng)輸出。

Z常用于測量運動輸出的方法是利用果蠅受驚（startled）時表現(xiàn)出的先天負地心引力反應（negative geotaxis response）。

當敲擊小瓶底部時，成蠅會向后上方爬向頂部。這種逃避反射已被果蠅研究人員使用了30多年，也是攀爬試驗的基礎。在這種檢測方法中，先將一組蒼蠅轉移到空瓶中，然后輕拍空瓶，使果蠅落到瓶底。用照相機記錄果蠅向后上方爬行，并記錄在限定時間內(nèi)爬到瓶底以上設定距離的果蠅數(shù)量，從而得出一個簡單的百分比。另外，還可以計算表現(xiàn)指數(shù)（performance index）。

常規(guī)果蠅攀爬試驗的主要缺點：

大多數(shù)實驗室進行的攀爬檢測操作簡單，但有一些明顯的缺點。該試驗需要相對較多的蠅類（每種基因型或每種處理僅使用 100 只蠅類）， 而且相同蠅類的小瓶之間存在相當大的表現(xiàn)差異。造成這種差異的原因可能有多種，但對樣品瓶施加的 “敲擊"力和二進制評分系統(tǒng)的差異可能是其中兩個更重要的原因。這項檢測還需要大量的 “動手"時間，尤其是在采用人工計分的情況下，而且簡單的計分方法也會忽略更細微的行為指標，尤其是運動速度。目前已有多種簡化攀爬測定并提高其可重復性的解決方案（Kohlhoff 等人，2011 年；Liu 等人，2015 年；Podratz 等人，2013 年；Willenbrink 等人，2016 年）。每種方法都需要定制的儀器和軟件來跟蹤果蠅的運動，而且不是為長時間跟蹤運動而設計的，因為在此期間可能會出現(xiàn)不同的刺激事件。

英國BFK公司的基于視頻追蹤DART系統(tǒng)可用于果蠅運動能力計算和測量。相對與攀爬實驗（climbing assay），DART的要求的樣本量更少，測定的靈敏度更高。且可以用來高通量篩選神經(jīng)退行性變的遺傳和藥理調(diào)節(jié)因子。

基于 MATLAB 的開源果蠅反應追蹤（DART）系統(tǒng)最初是為研究長期晝夜節(jié)律行為而開發(fā)的。同樣，我們可以用DART持續(xù)監(jiān)測果蠅在驚嚇反應之前、期間和之后的水平運動。使用DART軟件套件在 1 小時內(nèi)多次使用振動刺激事件，以誘發(fā)果蠅重復的 “驚嚇"反射（startle response）。 果蠅的基線運動和刺激后立即增加的運動都可以量化。

使用成年果蠅阿爾茨海默病模型（在該模型中神經(jīng)元會分泌出聚集性Aβ_1-42肽），可以證明 DART 系統(tǒng)與攀登試驗相比具有更好的性能。還可以利用 DART系統(tǒng)測試化合物或進行基因篩選，以確定Aβ1-42誘導表型的調(diào)節(jié)因子。

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參考文獻：

Continuous tracking of startled Drosophila as an alternative to the negative geotaxis climbing assay.

Matthew J. Taylor & Richard I. Tuxworth