Summary
Søvnmangel er et kraftig verktøy for å undersøke søvnfunksjon og regulering. Vi beskriver en protokoll for å sove frata Drosophila ved hjelp av Sleep Nullifying Apparatus, og for å bestemme omfanget av rebound søvn indusert av deprivasjon.
Abstract
Søvn homeostase, økningen i søvn observert etter søvntap, er et av de definerende kriteriene som brukes til å identifisere søvn i hele dyreriket. Som en konsekvens er søvnmangel og søvnbegrensning kraftige verktøy som ofte brukes til å gi innsikt i søvnfunksjon. Likevel er søvnmangeleksperimenter iboende problematiske ved at selve deprivasjonsremulansen kan være årsaken til observerte endringer i fysiologi og oppførsel. Følgelig bør vellykkede søvnmangelteknikker holde dyrene våkne og ideelt sett resultere i en robust søvnretur uten også å fremkalle et stort antall utilsiktede konsekvenser. Her beskriver vi en søvnmangelteknikk for Drosophila melanogaster. Sleep Nullifying Apparatus (SNAP) administrerer en stimulus hver 10. Selv om stimulansen er forutsigbar, forhindrer SNAP effektivt >95% av nattsøvnen selv i fluer med høy søvnstasjon. Viktigst, den påfølgende homeostatiske responsen er svært lik den som oppnås ved hjelp av håndmangel. Tidspunktet og avstanden til stimuliene kan endres for å minimere søvntap og dermed undersøke ikke-spesifikke effekter av stimulansen på fysiologi og oppførsel. SNAP kan også brukes til søvnbegrensning og til å vurdere opphisselsesterskler. SNAP er en kraftig søvnforstyrrelsesteknikk som kan brukes til å bedre forstå søvnfunksjonen.
Introduction
Søvn er nær universell hos dyr, men funksjonen er fortsatt uklar. Sleep homeostase, kompenserende økning i søvn etter søvnmangel, er en definerende egenskap av søvn, som har blitt brukt til å karakterisere søvntilstander hos en rekke dyr1,2,3,4,5.
Søvn i fluen har mange likheter med menneskelig søvn, inkludert en robust homeostatisk respons på søvntap4,5. Tallrike studier av søvn i fluen har brukt søvnmangel både for å utlede søvnfunksjon ved å undersøke de negative konsekvensene som påløper fra utvidet våkne, og for å forstå søvnregulering ved å bestemme de nevrobiologiske mekanismene som styrer den homeostatiske reguleringen av søvn. Dermed søvn fratatt fluer ble vist å vise svekkelse i læring og minne6,7,8,9,10,11,12, strukturell plastisitet13,14,15, visuell oppmerksomhet16, utvinning fra nevronskade17,18, parring og aggressiv oppførsel19, 20, celleproliferasjon21, og svar på oksidativt stress22,23 for å nevne noen. Videre har undersøkelser av nevrobiologiske mekanismer som kontrollerer rebound-søvn gitt kritisk innsikt i nevronalmaskineriet som utgjør søvn homeostat8,9,23,24,25,26,27,28,29 . Til slutt, i tillegg til å avsløre grunnleggende innsikt i søvnfunksjon hos friske dyr, har søvnmangelstudier også informert innsikt i søvnfunksjon i syke tilstander30,31.
Mens søvnmangel unektelig er et kraftig verktøy, med noe søvnmangeleksperiment, er det viktig å skille fenotyper som skyldes utvidet våkne, fra de som er indusert av stimulansen som brukes til å holde dyret våken. Søvnmangel ved håndmangel eller skånsom håndtering, anses generelt som å sette standarden for minimal forstyrrende søvnmangel. Her beskriver vi en protokoll for søvnmangel av fluer ved hjelp av Sleep Nullifying Apparatus (SNAP). SNAP er en enhet som leverer en mekanisk stimulans til fluer hver 10. SNAP frarøver effektivt fluer av >98% av nattesøvnen, selv i fluer med høy søvnstasjon8,32. SNAP har blitt kalibrert på bang sensitive fluer, agitasjon av fluer i SNAP skader ikke fluer; søvnmangel med SNAP induserer en rebound som kan sammenlignes med det som oppnås ved håndmangel7. SNAP er dermed en robust metode for å sove frata fluer mens du kontrollerer for effekten av den opphissende stimulansen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. Eksperimentell forberedelse
- Samle fluer som de eklose i hetteglass, skille mannlige og kvinnelige fluer.
MERK: Søvneksperimenter utføres ofte med kvinnelige fluer. Det er viktig å samle jomfruhunner. Parrede kvinner vil legge egg som klekker seg inn i larver som kompliserer analysen av dataene. - Huset flyr av et enkelt kjønn i grupper på <20.
MERK: Boliger flyr i et sosialt beriket miljø (grupper av >50) modulerer søvnstasjon6,13 potensielt forvirrende målinger av rebound søvn. Videre, etter sosial berikelse, søvn vil avta over noen dager6. Dermed er baseline søvn ikke stabil kompliserende analyse av rebound søvn. Å holde fluer i grupper på <20 unngår dette potensialet forvirret. - Hold fluer i hetteglass i 3-5 dager i et lys- og fuktighetskontrollert miljø.
MERK: Alder og modenhet av fluer påvirker søvnen sterkt. Søvn er høy på en dag gamle fluer og stabiliserer seg med 3-5 dager i alderen4. Fluer opprettholdes vanligvis på et 12 timers lys: 12 timers mørk tidsplan ved 50% fuktighet.
2. Forberedelse av rør for søvnopptak
MERK: Søvn overvåkes ved hjelp av lokomotoriske aktivitetsmonitorer. En skjerm kan holde 32 fluer plassert individuelt i rør med 5 mm diameter. Vanligvis analyseres genotyper i grupper på 16 eller 32 fluer.
- Forbered et passende antall rør med flymat i den ene enden.
MERK: Kosthold og metabolisme er kjent for å påvirke søvn33,34, derfor er det spesielt viktig å plassere fluer på samme mat som de ble oppdrettet på. - Forsegle enden av rørene med voks.
MERK: Søvnmangel og rebound er et femdagers eksperiment, og mat kan tørke ut hvis det ikke er ordentlig forseglet. I riktig forseglede rør kan maten opprettholdes i 10 dager eller mer. Dermed er det viktig å sikre at endene på rørene er forseglet godt. Fluer kan imidlertid også bli sittende fast i våt mat. Dermed bidrar det til å lage rør 1-2 dager før starten av eksperimentet. - Plasser vekke individuelt, oppfører seg fluer inn i 65 mm lange glassrør for søvnopptak ved hjelp av en aspirator og koble enden av rørene med en skumstopper.
MERK: Fluer blir aldri eksponert for CO2-anestesi når du plasserer fluer i rør for søvnopptak. Aspiratoren er laget av gummirør med den ene enden dekket med osteklut og satt inn i en 1 ml pipettespiss.
3. Registrere søvn
- Last fluer i rør inn i aktivitetsmonitorer for å overvåke søvn.
MERK: SNAP-bergartene overvåker frem og tilbake fra -60° til +60° hver ~10 s. Skjermene holdes på -60° i ~ 5,9s ; Det tar ~2,9 s før skuffen holder skjermene for å bevege seg fra -60° til +60° og ~1 s for å gå tilbake fra +60° til -60°. Sykluslengden kan endres etter behov ved å justere spenningen som leveres til motoren.- Pass på at rørene plasseres i aktivitetsmonitorer i riktig retning. I riktig retning er enden av røret med mat øverst på SNAP for å sikre at fluer ikke blir presset inn i maten. I tillegg er enden med mat på siden av skjermen med søvnopptakskontakten. Dette gjør at aktivitetsmonitorer kan orienteres riktig i SNAP for effektiv søvnmangel samtidig som aktivitet overvåkes.
- Plasser aktivitetsmonitorer i opptakskammeret for å overvåke søvn.
- Overvåk søvn i minst to hele dager for å beregne grunnlinjesøvn.
MERK: Dagfluene lastes inn i aktivitetsmonitorer er vanligvis utelukket som en tilpasningsdag for å tillate fluer å tilpasse seg å bli plassert i rør. Baseline søvn registreres i minst to hele dager (48 timer) som begynner med morgenen etter at fluene er lastet. - Lagre lokomotoriske aktivitetstellinger av fluer i 1 min-skuffer fra lystidspunktet på en gitt dag til lys dagen før ved hjelp av programvare for aktivitetsregistrering (f.eks. fra 08.00 til 08.00).
- Beregn hvilemodus fra de lokomotoriske aktivitetsdataene med egendefinerte makroer ved hjelp av 5 min inaktivitet som terskel for hvilemodus35.
MERK: En rekke søvnmålinger beregnes ut fra antall lokomotoriske aktiviteter. Disse inkluderer søvn i min / t over 24 timer, total søvntid i 24 timer, gjennomsnittlig og maksimal søvntid på dagtid og nattetid36.
4. Søvnmangel og gjenoppretting
- Siden fluer kan sove fratatt i varierende tid (f.eks. 12 timer, 24 timer og 36 timer) og restitusjonssøvn også kan evalueres med ulike intervaller (f.eks. 6 timer, 12 timer, 24 timer og 48 timer), bestemme varigheten av utvinning ved eksperimentelt behov. Søvngjenoppretting kan visualiseres ved hjelp av en søvnforsterkning/-tapsplott eller ved å undersøke prosent søvn som er gjenopprettet over et forhåndsbestemt intervall (f.eks. 6 timer).
- Hvis søvnen er stabil i løpet av de to basisdagene, på den tredje dagen, må du plassere aktivitetsmonitorer i SNAP for søvnmangel over natten.
MERK: Fluer vil vise en robust søvn rebound over en rekke søvntider8,32,37,38, men søvn må være stabil for å pålitelig evaluere rebound søvn. Søvnen er stabil når forskjellen i søvn mellom basisdager er ± 100 min. - Kontroller at aktivitetsmonitorene er festet med skjermholderpinner, skjermledninger koblet til strøm og skjermer som er riktig orientert med enden med mat på baksiden, og plastbarrierer foran (Figur 1).
MERK: SNAP er utformet slik at kammen rotereren gang hver 10. Plastinnsatsen tilbakestiller rørene ved å skyve rørene tilbake når apparatet er i "opp" -stilling. Tilbakestilling av rørene er viktig for å sikre at alle rør har hele bevegelsesområdet i begynnelsen av hver syklus. - Koble fra aktivitetsmonitorer, og ta skjermene ut av SNAP umiddelbart etter at lysene er slått på etter søvnmangel over natten.
MERK: Det er kritisk at søvnmangel avsluttes, og fluer blir plassert i restitusjon umiddelbart etter lys på etter 12 timers søvnmangel over natten. Selv en 20-30 min forsinkelse i å plassere fluer i utvinning kan forstyrre omfanget av rebound søvn. - Plasser fluer i et opptakskammer hvor de vil være uforstyrret i to dager (48 timer) for å overvåke restitusjonssøvn.
MERK: Hvis opptakskammeret brukes til andre eksperimenter, må det utvises ekstra forsiktighet for å unngå å stimulere til å gjenopprette fluer. - Beregn hvor mye søvn som går tapt. For hver enkelt fly, beregn timeforskjellen mellom søvn oppnådd under søvnmangel og den tilsvarende timen under baseline; beregne timeforskjellene for å beregne total tapt søvn.
- Beregn hvor mye søvn som er gjenopprettet. For hver enkelt flue beregner du timeforskjellen mellom søvn oppnådd under gjenoppretting og den tilsvarende timen under baseline; beregne timeforskjellene for å beregne total søvn som er oppnådd.
MERK: Om en flue faktisk er søvnberømt er empirisk. Dermed bør eksperimentatoren undersøke prosent søvn tapt. Hvis flyet ikke har mistet tilstrekkelig mengde søvn, kan det utelukkes fra analysen. Selv om dette kan være nødvendig for andre søvnmangeltilnærminger, er det sjelden om nødvendig for SNAP. Mer vanlig kan søvn ikke være stabil i en gitt flue før oppstart av søvnmangel. Hvis søvn ikke er stabil, kan homeostase ikke beregnes. Vi aksepterer en maksimal forskjell på ± 100 min søvn beregnet før oppstart av søvnmangel som kandidater for inkludering. Noen ganger fordeles en individuell flues søvn ujevnt over 24-timers dagen (for eksempel kan noen individer få 60-70% av søvnkvoten om dagen og dermed bare miste en liten andel av søvnkvoten på 24 timer når de blir fratatt 12 timer om natten). Disse fluene kan evalueres separat. - Beregn den gjennomsnittlige prosentandelen av restituert søvn (i forhold til baseline) over 12 timer, 24 timer og 48 timer av gjenopprettingsperioden for hver genotype.
- Fra søvndata beregner du gjennomsnittlig og maksimal søvnlengde på dagtid på baseline, og restitusjonsdager for hver genotype.
MERK: Rebound søvn i fluer er preget av økt søvnmengde, og økt søvndybde i restitusjonsdagene. Søvnkonsolidering brukes som mål på søvndybde. Opphisselsesterskler kan også brukes som et mål på søvndybde.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Canton S (Cs) ble brukt som en vill-type stamme. Fluer ble opprettholdt på en 12 timers lys: 12 timers mørk tidsplan, og søvn fratatt i 12 timer over natten. Inspeksjon av søvnprofilene til Cs flyr på grunnlinjen dag (bs), søvnmangel dag (sd), og to restitusjon dager (rec1 og rec2) (Figur 2A) antyder at fluer var effektivt søvn fratatt i SNAP, og gjenopprettet søvn i løpet av dagen i samsvar med observerte rapporter i litteraturen4,5. Effektiviteten av SNAP i å holde fluer våken er også sett i den høye aktiviteten (300-350 teller / t) utstilt av fluer under søvnmangel (Figur 2B). Faktisk kan overvåking av aktivitetstallene for fluer under søvnmangel være et nyttig barometer for effektiviteten av deprivasjonsprotokollen og / eller et indirekte mål på søvnstasjon. Når søvnmangelen er ineffektiv, er fluer ikke så aktive i deprivasjonsperioden. Fluer som er under høy søvn, sovner raskt etter hver stimulus og krysser ikke røret så mye35. Både vinkelen på tilt av apparatet, og hastigheten på dråpen er avgjørende for å sikre at fluer holdes effektivt våken uten å skade dem. Hvert laboratorium kan optimalisere vinkelen og hastigheten ved å justere fjæren (Figur 1B) og/eller størrelsen og formen på kammen (Figur 1C og Figur 1D, høyre).
For kvantitativt å estimere effektiviteten av søvnmangel og utvinning, ble søvn tapt under deprivasjon og deretter gjenvunnet i restitusjonsdagene beregnet for hver enkelt flue (figur 2C). Det var viktig at det ikke var noen signifikant endring i baseline søvn mellom deprivasjonsdagen og basisdagen (se 0-12 timer i figur 2C) som indikerer at søvnen er stabil i disse fluene. En stor forskjell i søvn i denne 12-timersperioden (f.eks. ± 100 min) tyder på at søvnen ikke var stabil. SNAP frarøvet effektivt fluer av >98% av nattesøvnen. Fluer gjenopprettet ~ 20% av søvnen i de første 12 timer og gjenopprettet ikke ekstra søvn om natten, som tidligere rapportert. Fluer begynte imidlertid å gjenopprette søvn neste dag slik at de gjenopprettet ~ 36% av søvnen over 48 timers gjenoppretting (Figur 2D). 30 - 40% gjenvunnet søvn over 48 timer er ganske typisk for vill type fluer søvn fratatt ved hjelp av SNAP.
Søvn homeostase er preget av økt søvnvarighet og økt søvndybde i gjenopprettingsperioden etter deprivasjon. Søvnkonsolidering på dagtid brukes vanligvis som en avlesning av søvndybden. Søvnkonsolidering kan vurderes som gjennomsnittlig søvnkampvarighet over hele dagen (Figur 2E). Men etter hvert som søvntrykket spres under restitusjon, vil den gjennomsnittlige søvnkampens varighet reduseres etter hvert som dagen skrider frem. Dermed er det ofte nyttig å også undersøke endringer i maksimal søvnkampvarighet som kan gi en mer sensitiv beregning (Figur 2F).
| Metode for søvnmangel | Totalt antall papirer | % papirer/teknikk | Gjennomsnittlig gjenoppretting evaluert |
| SMEKK | 52 | 37.14% | 33 ± 3 |
| Virvel/tilfeldig risting | 49 | 35.00% | 18 ± 3 |
| Håndmangel | 9 | 6.43% | 36 ± 11 |
| Termogenetisk SD | 15 | 10.71% | 36 ± 12 |
| Uspesifisert | 15 | 10.71% | 29 ± 10 |
Tabell 1: Kartlegging av ulike metoder for søvnmangel som brukes i litteraturen. Bare 116 /254 papirer brukte søvnmangel. Antall papirer som bruker hver metode = "Totalt antall papirer". Fraksjonen av papirer som bruker hver metode = "% papirer / teknikk". Gjennomsnittlig lengde på gjenoppretting evaluert for hver metode = "Gj.snitt gjenoppretting evaluert". SD - Søvnmangel. SNAP - Apparat for hvilemodus som nullstiller
| Lengde på SD | Totalt antall studier |
| < 6 timer | 12 |
| 6 timer | 23 |
| >6 h og < 12 timer | 17 |
| 12 timer | 69 |
| > 12 timer og <24 timer | 7 |
| 24 timer | 19 |
| > 24 timer | 9 |
| Kronisk SD | 4 |
| Hvilken som helst SD | 160 |
Tabell 2. Lengde på søvnmangel utført i forskjellige studier. SD - Søvnmangel
Figur 1. Hvilemodus som opphever APparatus (SNAP). A) Sett forfra på apparatet. SNAP har plass til 8 aktivitetsmonitorer på to rader. holderpinnene holder skjermene på plass. Bena kan justeres for å bidra til å plassere apparatet i riktig retning. B) Nærbilde av motoren og fjæren som gynger apparatet frem og tilbake. Motoren snur et kam som vipper apparatet tilbake til "opp" -posisjonen og komprimerer fjæren. Frigjøring av fjæren fra kompresjon snapper apparatet tilbake til "ned" -posisjonen. C) Venstre - Apparatets sidevisning i "ned"-stilling. Holderpinner holder skjermer; et spor for skjermledningen sikrer at skjermledningene holdes på plass. Pads bidrar til å dempe virkningen av apparatet som klikker til "ned" -posisjonen. Høyre - Nærbilde av kammen. D) Venstre sidevisning av apparatet i "opp"-stilling. Høyre - Mot klokken-rotasjonen av kammen vipper apparatet inn i "opp" -stilling. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 2. Eksperimentelle resultater. A) Søvnplott av Cs flyr for de fire dagene av eksperimentet: baseline dag (bs), søvnmangel dag (sd) og to dager med utvinning (rec1 og rec2). B) Gjennomsnittlig lokomotorisk aktivitet teller fluer på søvnmangeldagen. Fluer ble søvn fratatt fra timer 12-24. C) Tidsforløp for søvnmangel og restitusjon. Cs fluer ble søvn fratatt fra timer 12 - 24, og fikk lov til å gjenopprette fra time 24 - 72. SNAP frarøvet effektivt fluer av >98% søvn, som delvis ble gjenopprettet over 48 timer (n = 12 fluer, Gjentatte tiltak ANOVA for tid, F [70,1470]=12,97, p < 10-15). D) Prosentandelen av søvn gjenvunnet over 48 timer. Fluer gjenvunnet ~ 20% av søvnen over 12 timer, og ~ 36% av søvnen over 48 h. E) Søvnkonsolidering for hver dag i eksperimentet målt ved gjennomsnittlig søvnkampvarighet i løpet av dagen. Søvn er mer konsolidert på den første restitusjonsdagen sammenlignet med baseline (p <0,05, t-test). F) Søvnkonsolidering for hver dag i eksperimentet målt ved maksimal søvnkampvarighet i løpet av dagen. Søvn er mer konsolidert på den første restitusjonsdagen sammenlignet med baseline (p <0,05, t-test). Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Søvn i Drosophila ble uavhengig preget i 2000, av to grupper4,5. I disse banebrytende studiene ble fluer fratatt søvn ved skånsom håndtering (dvs. håndmangel) og vist å vise en robust homeostatisk respons på søvnmangel over natten. Viktig, med ethvert søvnmangeleksperiment er det avgjørende å kontrollere for potensielle forvirrende effekter av metoden som brukes til å holde dyret våken. Håndmangelstudier setter standarden for studier av fly homeostase som et minimalt forstyrrende middel for søvnmangel. SNAP frarøver effektivt søvnfluer på >98% av nattesøvnen, og induserer viktig en søvn rebound som kan sammenlignes med det som oppnås med håndmangel4,7.
Siden de grunnleggende studiene som definerer søvn i fluer, er det utviklet en rekke metoder for å evaluere søvn homeostase hos fluer på en høy gjennomstrømningsmåte7,9,39,40,41. Vi undersøkte ~ 250 papirer om søvn i fluer og fant ~ 46% av disse publiserte artiklene rapportert ved hjelp av søvnmangel for å evaluere søvnregulering eller funksjon (Tabell 1). En rekke forskjellige metoder induserte effektivt en søvn rebound i fluer. Interessant nok, av studiene som har evaluert søvn rebound, var protokollene som brukes til søvnmangel og søvnretur forskjellig. Spesielt varierte både varigheten av søvnmangel (tabell 2) og varigheten som rebound ble evaluert for (tabell 1) betydelig, noe som potensielt kompliserer sammenligninger av resultater oppnådd med forskjellige protokoller. Sleep rebound i fluer er kjent for å vedvare i opptil 48 timer etter søvnmangel5. Følgelig tror vi en grundig beskrivelse av effekten av en gitt søvnmanipulering på homeostase er best oppnådd når homeostatisk rebound evalueres over en 48 timers gjenopprettingsperiode.
Det er viktig å merke seg at å frata fluer av søvn i løpet av dagen ikke konsekvent øker søvnstasjonen4. Derfor vil det å starte en 24 timers søvnmangelprotokoll ved lys på og fortsette til neste dag ikke i tillegg forbedre restitusjonssøvnen sammenlignet med en 12 timers søvnmangelprotokoll som begynner ved lys av. Faktisk kan den beregnede søvnrebounden være lavere siden den vil inkludere ikke-homeostatically regulert dagtidssøvn i tillegg til nattsøvn. Observasjonen om at søvnmangel på dagtid ikke induserer en homeostatisk rebound kan imidlertid brukes til å kontrollere for potensielle forvirrende effekter av metoden for søvnmangel. Dermed blir fluer søvn fratatt over natten i SNAP sammenlignet med fluer som mottar en sammenlignbar stimulans på dagtid7.
I tillegg til å bli brukt til total søvnmangel, ved å endre hyppigheten av stimulansen, kan SNAP også brukes til å kronisk begrense og fragmentere søvn7,42, og dermed etterligne forhold til kronisk søvntap hos mennesker. Videre, ved å levere stimuli i trinn for å øke frekvensen, kan SNAP også brukes til å måle opphisselsesterskler8. SNAP er dermed en facile måte å effektivt frata og begrense søvn av fluer, evaluere homeostatisk respons og måle andre søvnegenskaper.
SNAP kan passe inn i en standard laboratorieflyinkubator, men vil definitivt forstyrre fluer i inkubatoren som ikke er en del av eksperimentet. Heldigvis kan SNAP plasseres på et isolert sted for å sove frata fluer uten å forstyrre andre pågående eksperimenter. Siden restitusjonssøvn er skjør, bør det tas hensyn til at restitusjonssøvn finner sted på et rolig sted.
Komplementerende studier av søvnmangel, genetiske og farmakologiske verktøy er utviklet for å forbedre søvn i fluer8,43,44. Dermed vil evnen til lett å modulere søvn toveis tillate fly søvnforskning å fortsette å gi dyp innsikt i søvnregulering og funksjon.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne har ingenting å avsløre.
Acknowledgments
Dette arbeidet ble støttet av NIH tilskudd 5R01NS051305-14 og 5R01NS076980-08 til PJS.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Locomotor activity tubes | |||
| Fisher Tissue Prep Wax | Thermo Fisher | 13404-122 | Wax used for sealing tubes |
| Glass tubes | Wale Apparatus | 244050 | We cut 5mm diameter Pyrex glass tubes into 65mm long tubes to record sleep. Pre-cut tubes can also be purchased. |
| Nutri Fly Bloomington Formulation fly food | Genesee Scientific | 66-113 | Labs might use their own fly food recipe. It is important that sleep be recorded on the same food that flies were reared in. |
| Rotary glass cutting tool | Dremel Multi Pro | 395 | Used to cut 65mm long glass tubes |
| Monitoring Sleep | |||
| DAM System and DAMFileScan software | Trikinetics | Software used to acquire data from DAM monitors and save the acquired data in an appropriate format | |
| Data acquisition computer | Lenovo | Idea Centre AIO3 | A equivalent computer from any manufacturer can substitute |
| Drosophila Activity Monitors | Trikinetics | DAM2 | These monitors are used to record flies' locomotor activity |
| Environment Monitor | Trikinetics | DEnM | Not essential, but an easy way to monitor environmental conditions in the chamber where sleep is recorded |
| Light Controller | Trikinetics | LC4 | A convenient way to control the timing of when the SNAP is turned on and off |
| Power Supply Interface Unit for DAM | Trikinetics | PSIU-9 | Required for data acquisition computers to record Trikinetics locomotor acitvity data |
| RJ11 connector | 7001-64PC | Multicomp | DAM monitors accept RJ11 jacks |
| Splitters | Trikinetics | SPLT5 | Used to connect upto 5 DAM monitors |
| Telephone cable wire | Radioshack | 278-367 | Phone cables to acquire data from DAM monitors |
| Sleep Deprivation | |||
| Power supply | Gw INSTEK | GPS-30300 | Power supply for the SNAP |
| Sleep Nullifying Apparatus | Washington University School of Medicine machine shop |
References
- Nath, R. D., et al. The Jellyfish Cassiopea Exhibits a Sleep-like State. Current Biology. 27 (19), 2984-2990 (2017).
- Vorster, A. P., Krishnan, H. C., Cirelli, C., Lyons, L. C.
- Zhdanova, I. V., Wang, S. Y., Leclair, O. U., Danilova, N. P.
- Shaw, P. J., Cirelli, C., Greenspan, R. J., Tononi, G. Correlates of sleep and waking in Drosophila melanogaster. Science. 287 (5459), 1834-1837 (2000).
- Hendricks, J. C., et al. Rest in Drosophila is a sleep-like state. Neuron. 25 (1), 129-138 (2000).
- Ganguly-Fitzgerald, I., Donlea, J., Shaw, P. J. Waking experience affects sleep need in Drosophila. Science. 313 (5794), 1775-1781 (2006).
- Seugnet, L., Suzuki, Y., Vine, L., Gottschalk, L., Shaw, P. J. D1 receptor activation in the mushroom bodies rescues sleep-loss-induced learning impairments in Drosophila. Current Biology. 18 (15), 1110-1117 (2008).
- Donlea, J. M., Thimgan, M. S., Suzuki, Y., Gottschalk, L., Shaw, P. J. Inducing sleep by remote control facilitates memory consolidation in Drosophila. Science. 332 (6037), 1571-1576 (2011).
- Seidner, G., et al. Identification of Neurons with a Privileged Role in Sleep Homeostasis in Drosophila melanogaster. Current Biology. 25 (22), 2928-2938 (2015).
- Li, X., Yu, F., Guo, A. Sleep deprivation specifically impairs short-term olfactory memory in Drosophila. Sleep. 32 (11), 1417-1424 (2009).
- Melnattur, K., et al. A conserved role for sleep in supporting Spatial Learning in Drosophila. Sleep. , 197 (2020).
- Seugnet, L., Suzuki, Y., Donlea, J. M., Gottschalk, L., Shaw, P. J. Sleep deprivation during early-adult development results in long-lasting learning deficits in adult Drosophila. Sleep. 34 (2), 137-146 (2011).
- Donlea, J. M., Ramanan, N., Shaw, P. J. Use-dependent plasticity in clock neurons regulates sleep need in Drosophila. Science. 324 (5923), 105-108 (2009).
- Bushey, D., Tononi, G., Cirelli, C. Sleep and synaptic homeostasis: structural evidence in Drosophila. Science. 332 (6037), 1576-1581 (2011).
- Huang, S., Piao, C., Beuschel, C. B., Götz, T., Sigrist, S. J. Presynaptic Active Zone Plasticity Encodes Sleep Need in Drosophila. Current Biology. 30 (6), 1077-1091 (2020).
- Kirszenblat, L., et al. Sleep regulates visual selective attention in Drosophila. Journal of Experimental Biology. 221, Pt 24 (2018).
- Singh, P., Donlea, J. M. Bidirectional Regulation of Sleep and Synapse Pruning after Neural Injury. Current Biology. 30 (6), 1063-1076 (2020).
- Stanhope, B. A., Jaggard, J. B., Gratton, M., Brown, E. B., Keene, A. C. Sleep Regulates Glial Plasticity and Expression of the Engulfment Receptor Draper Following Neural Injury. Current Biology. 30 (6), 1092-1101 (2020).
- Kayser, M. S., Yue, Z., Sehgal, A. A critical period of sleep for development of courtship circuitry and behavior in Drosophila. Science. 344 (6181), 269-274 (2014).
- Kayser, M. S., Mainwaring, B., Yue, Z., Sehgal, A. Sleep deprivation suppresses aggression in Drosophila. Elife. 4, 07643 (2015).
- Szuperak, M., et al. A sleep state in Drosophila larvae required for neural stem cell proliferation. Elife. 7, (2018).
- Vaccaro, A., et al. Sleep Loss Can Cause Death through Accumulation of Reactive Oxygen Species in the Gut. Cell. 181 (6), 1307-1328 (2020).
- Kempf, A., Song, S. M., Talbot, C. B., Miesenböck, G. A potassium channel β-subunit couples mitochondrial electron transport to sleep. Nature. 568 (7751), 230-234 (2019).
- Donlea, J. M., Pimentel, D., Miesenböck, G. Neuronal machinery of sleep homeostasis in Drosophila. Neuron. 81 (4), 860-872 (2014).
- Liu, S., Liu, Q., Tabuchi, M., Wu, M. N. Sleep Drive Is Encoded by Neural Plastic Changes in a Dedicated Circuit. Cell. 165 (6), 1347-1360 (2016).
- Pimentel, D., et al. Operation of a homeostatic sleep switch. Nature. 536 (7616), 333-337 (2016).
- Sitaraman, D., et al. Propagation of Homeostatic Sleep Signals by Segregated Synaptic Microcircuits of the Drosophila Mushroom Body. Current Biology. 25 (22), 2915-2927 (2015).
- Foltenyi, K., Greenspan, R. J., Newport, J. W. Activation of EGFR and ERK by rhomboid signaling regulates the consolidation and maintenance of sleep in Drosophila. Nature Neuroscience. 10 (9), 1160-1167 (2007).
- Seugnet, L., et al. Notch signaling modulates sleep homeostasis and learning after sleep deprivation in Drosophila. Current Biology. 21 (10), 835-840 (2011).
- Seugnet, L., Galvin, J. E., Suzuki, Y., Gottschalk, L., Shaw, P. J. Persistent short-term memory defects following sleep deprivation in a Drosophila model of Parkinson disease. Sleep. 32 (8), 984-992 (2009).
- Tabuchi, M., et al. Sleep interacts with aβ to modulate intrinsic neuronal excitability. Current Biology. 25 (6), 702-712 (2015).
- Melnattur, K., Zhang, B., Shaw, P. J. Disrupting flight increases sleep and identifies a novel sleep-promoting pathway in Drosophila. Science Advances. 6 (19), 2166 (2020).
- Thimgan, M. S., Suzuki, Y., Seugnet, L., Gottschalk, L., Shaw, P. J. The perilipin homologue, lipid storage droplet 2, regulates sleep homeostasis and prevents learning impairments following sleep loss. PLOS Biology. 8 (8), (2010).
- Keene, A. C., et al. Clock and cycle limit starvation-induced sleep loss in Drosophila. Current Biology. 20 (13), 1209-1215 (2010).
- Shaw, P. J., Tononi, G., Greenspan, R. J., Robinson, D. F. Stress response genes protect against lethal effects of sleep deprivation in Drosophila. Nature. 417 (6886), 287-291 (2002).
- Andretic, R., Shaw, P. J. Essentials of sleep recordings in Drosophila: moving beyond sleep time. Methods Enzymol. 393, 759-772 (2005).
- Seugnet, L., et al. Identifying sleep regulatory genes using a Drosophila model of insomnia. Journal of Neuroscience. 29 (22), 7148-7157 (2009).
- Bushey, D., Huber, R., Tononi, G., Cirelli, C. Drosophila Hyperkinetic mutants have reduced sleep and impaired memory. Journal of Neuroscience. 27 (20), 5384-5393 (2007).
- Geissmann, Q., et al. Ethoscopes: An open platform for high-throughput ethomics. PLOS Biology. 15 (10), 2003026 (2017).
- Faville, R., Kottler, B., Goodhill, G. J., Shaw, P. J., van Swinderen, B. How deeply does your mutant sleep? Probing arousal to better understand sleep defects in Drosophila. Scientific Reports. 5, 8454 (2015).
- Huber, R., et al.
- Klose, M., Shaw, P. Sleep-drive reprograms clock neuronal identity through CREB-binding protein induced PDFR expression. bioRxiv. , (2019).
- Dissel, S., et al. Sleep restores behavioral plasticity to Drosophila mutants. Current Biology. 25 (10), 1270-1281 (2015).
- Gerstner, J. R., Vanderheyden, W. M., Shaw, P. J., Landry, C. F., Yin, J. C. Fatty-acid binding proteins modulate sleep and enhance long-term memory consolidation in Drosophila. PLoS One. 6 (1), 15890 (2011).
