Dopaminergic modulation of attentional gating between sensory modalities in Drosophila melanogaster

Abstract

Meyve sineği -Drosophila melanogaster- translasyonel sinirbilim ve tıpta en popüler model organizmalardan biridir. Dopamin, norepinefrin ve serotonin gibi, bilişsel süreçleri modüle eden monoaminlerin homologları sinek beyninde mevcuttur. Sinek beynindeki aminerjik nöronları seçici olarak manipüle edebilen genetik araçların mevcudiyeti, bilişsel süreçlerin altında yatan nöral devreleri araştırmak için büyük avantaj sağlamaktadır. Deneylerimizde, bir modaliteler-arası dikkat protokolü kullanarak, dikkatin iki duyumsal modalite -görme ve tat- arasında tahsisatında dopaminerjik modulasyonun rolü üzerinde duruldu. Öncelikle, açlığın ve uyaran parametrelerinin, sukroza ya da görsel uyarana tepki yaratma olasılığına etkileri ölçüldü. Ardından amin modülatörlerin dikkatin tahsisatındaki dahiliyetini anlamak için, farklı tipte dopaminerjik ve oktopaminerjik reseptör/taşıyıcı mutantı olan sinekler test edildi. Son olarak, araştırmanın ilgi odağı belirli bir dopamin (i.e. Dop1R1) reseptör geni mutasyonuna çevirilerek, herhangi bir dikkat-benzeri mekanizmanın öncülü sayılabilecek modaliteler-arası baskılama ve duruma göre yanıt verebilme kavramlarını Drosophila modelinde tanımlamak için, toplanan veriler çözümlendi.

The fruit fly -Drosophila melanogaster- is one of the most popular model organisms for translational neuroscience and medicine. The monoamines like dopamine, norepinephrine and serotonin that modulate cognitive processes have homologs in the fly brain. The availability of genetic tools that enable selective manipulation of aminergic neurons in the fly brain provide an enormous advantage to study the neural circuits underlying cognitive processes. In our experiments, the role of dopaminergic modulation in the allocation of attention between two sensory modalities -vision and taste- was addressed by using a cross-modal attention protocol. First, the effects of food deprivation and stimulus parameters on the probability of responding to a looming stimulus versus feeding were assayed. Then, the flies that were mutants for different types of dopaminergic or octopaminergic receptors/transporters were tested to understand the involvement of amine modulators in attentional allocation. Finally, a particular mutation on a dopamine (i.e. Dop1R1) receptor gene was examined in order to pinpoint the state-dependent responsiveness and the cross-modal suppression in the Drosophila model, which might underlie preliminary characteristics of attention in any attention-like mechanism.