Method Article

جهاز إبطال النوم: طريقة فعالة للغاية لحرمان الدروزوفيلا من النوم

DOI:

10.3791/62105

⸱

December 14th, 2020

 ,  ,  ,  , 
1Department of Neuroscience, Washington University School of Medicine

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

الحرمان من النوم هو أداة قوية للتحقيق في وظيفة النوم والتنظيم. نحن نصف بروتوكول النوم يحرم دروسوفيلا باستخدام جهاز إبطال النوم ، وتحديد مدى انتعاش النوم الناجم عن الحرمان.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

التوازن النوم، والزيادة في النوم لوحظ بعد فقدان النوم، هي واحدة من المعايير المحددة المستخدمة لتحديد النوم في جميع أنحاء المملكة الحيوانية. ونتيجة لذلك، فإن الحرمان من النوم وتقييد النوم هما أداتان قويتان تستخدمان عادة لتوفير نظرة ثاقبة على وظيفة النوم. ومع ذلك، فإن تجارب الحرمان من النوم إشكالية بطبيعتها من حيث أن حافز الحرمان نفسه قد يكون السبب في التغيرات الملحوظة في علم وظائف الأعضاء والسلوك. وبناء على ذلك، ينبغي أن تبقي تقنيات الحرمان من النوم الناجحة الحيوانات مستيقظة، ومن الناحية المثالية، تؤدي إلى انتعاش قوي في النوم دون أن تؤدي أيضا إلى عدد كبير من العواقب غير المقصودة. هنا، ونحن نصف تقنية الحرمان من النوم لDrosophila الميلانوغاستر. جهاز إبطال النوم (SNAP) يدير حافزا كل 10s للحث على geotaxis السلبية. على الرغم من أن التحفيز يمكن التنبؤ به ، إلا أن SNAP يمنع بشكل فعال >95٪ من النوم الليلي حتى في الذباب مع محرك الأقراص عالي النوم. والأهم من ذلك أن الاستجابة اللاحقة للنواس الساكنة تشبه إلى حد كبير الاستجابة التي تحققت باستخدام الحرمان اليدوي. يمكن تعديل توقيت المحفزات والمباعدة بينها لتقليل فقدان النوم وبالتالي فحص الآثار غير المحددة للتحفيز على علم وظائف الأعضاء والسلوك. يمكن أيضا استخدام SNAP للحد من النوم وتقييم عتبات الإثارة. وSNAP هو تقنية قوية اضطراب النوم التي يمكن استخدامها لفهم أفضل وظيفة النوم.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

النوم هو شبه عالمي في الحيوانات، ومع ذلك وظيفتها لا تزال غير واضحة. التوازن النومي، الزيادة التعويضية في النوم بعد الحرمان من النوم، هو خاصية مميزة للنوم، التي تم استخدامها لتوصيف حالات النوم في عدد منالحيوانات 1،2،3،4،5.

النوم في ذبابة لديه العديد من أوجه التشابه مع النوم البشري، بما في ذلك استجابة قوية homeostatic لفقدان النوم4،5. وقد استخدمت العديد من الدراسات للنوم في ذبابة الحرمان من النوم على حد سواء لاستنتاج وظيفة النوم من خلال دراسة العواقب السلبية التي تتراكم من الاستيقاظ الموسعة، وفهم تنظيم النوم من خلال تحديد الآليات العصبية البيولوجية التي تتحكم في تنظيم الهوستاتيكي للنوم. وهكذا تبين الذباب المحروم من النوم لإظهار العاهات في التعلم والذاكرة6، 7،8،9،10،11،12، اللدونة الهيكلية13،14،15، الاهتمام البصري16، الشفاء من إصابة الخلايا العصبية17،18، التزاوج والسلوكيات العدوانية19، 20, انتشار الخلايا21, والاستجابات للإجهاد التأكسدي22,23 على سبيل المثال لا الحصر. وعلاوة على ذلك، أسفرت التحقيقات في آليات البيولوجيا العصبية السيطرة على النوم انتعاش رؤى حرجة في الآلات العصبية التي تشكل homeostat النوم8،9،23،24،25،26،27،28،29 . وأخيرا، بالإضافة إلى الكشف عن رؤى أساسية في وظيفة النوم في الحيوانات السليمة، وقد أبلغت دراسات الحرمان من النوم أيضا رؤى في وظيفة النوم في الدول المريضة30،31.

في حين أن الحرمان من النوم هو بلا شك أداة قوية ، مع أي تجربة الحرمان من النوم ، من المهم التمييز بين الأنماط الظاهرية التي تنتج عن الاستيقاظ الممتد ، من تلك الناجمة عن التحفيز المستخدم للحفاظ على الحيوان مستيقظا. الحرمان من النوم عن طريق الحرمان من اليد أو التعامل اللطيف ، ويعتبر عموما وضع معيار للحرمان من النوم التخريبية الحد الأدنى. هنا نصف بروتوكولا ل الذباب المحروم من النوم باستخدام جهاز إبطال النوم (SNAP). وSNAP هو الجهاز الذي يسلم التحفيز الميكانيكية للذباب كل 10s، والحفاظ على الذباب مستيقظا عن طريق تحفيز geotaxis السلبية (الشكل 1). وSNAP يحرم بكفاءة الذباب من >98٪ من النوم ليلا، حتى في الذباب مع ارتفاع محرك النوم8،32. وقد تم معايرة SNAP على الذباب الحساس الانفجار، والتحريض من الذباب في SNAP لا يضر الذباب. الحرمان من النوم مع SNAP يحفز انتعاش مماثلة لتلك التي تم الحصول عليها عن طريق الحرمان من اليد7. وبالتالي فإن SNAP هو طريقة قوية للنوم يحرم الذباب أثناء التحكم في آثار التحفيز المثير.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. إعداد تجريبي

  1. جمع الذباب لأنها eclose في قوارير، وفصل الذباب الذكور والإناث.
    ملاحظة: تجرى تجارب النوم عادة مع الذباب الأنثوي. من المهم جمع الإناث العذراء. ستضع الإناث المتزاوجات البيض الذي يفقس في يرقات مما يعقد تحليل البيانات.
  2. ذباب البيت من جنس واحد في مجموعات من 20 <.
    ملاحظة: الإسكان الذباب في بيئة المخصب اجتماعيا (مجموعات من >50) يعدل محرك النوم6،13 القياسات التي يحتمل أن تكون محيرة من النوم انتعاش. وعلاوة على ذلك، بعد الإثراء الاجتماعي، سوف ينخفض النوم على مدى بضعة أيام6. وبالتالي ، فإن النوم الأساسي ليس مستقرا مما يعقد تحليل النوم المرتد. حفظ الذباب في مجموعات من <20 يتجنب هذا الخلط المحتمل.
  3. حافظ على الذباب في قوارير لمدة 3-5 أيام في بيئة خفيفة ورطوبة يتم التحكم فيها.
    ملاحظة: العمر والنضج الذباب تؤثر بقوة النوم. النوم مرتفع في الذباب القديم في يوم واحد ويستقر من قبل 3-5 أيام من سن4. وعادة ما يتم الحفاظ على الذباب على ضوء 12 ساعة: 12 ساعة جدول زمني مظلم في الرطوبة 50٪.

2. إعداد أنابيب لتسجيل النوم

ملاحظة: يتم مراقبة السكون باستخدام أجهزة مراقبة النشاط الحركي. يمكن أن تحمل الشاشة 32 ذبابة موجودة بشكل فردي في أنابيب قطرها 5 مم. عادة، يتم تحليل الأنماط الجينية في مجموعات من 16 أو 32 ذبابة.

  1. إعداد عدد مناسب من الأنابيب مع ذبابة الغذاء في نهاية واحدة.
    ملاحظة: النظام الغذائي والتمثيل الغذائي معروفة للتأثير على النوم33،34، وبالتالي فمن المهم بشكل خاص لوضع الذباب على نفس الطعام الذي تربى عليه.
  2. ختم نهاية الأنابيب بالشمع.
    ملاحظة: الحرمان من النوم وانتعاش هو تجربة لمدة خمسة أيام، والغذاء يمكن أن تجف إذا لم تكن مختومة بشكل صحيح. في الأنابيب المغلقة بشكل صحيح ، يمكن الحفاظ على الطعام لمدة 10 أيام أو أكثر. وبالتالي، فمن الأهمية بمكان لضمان أن يتم إغلاق نهايات الأنابيب بشكل جيد. الذباب يمكن أيضا أن تتعثر إلى الطعام الرطب، ومع ذلك. وهكذا، فإنه يساعد على جعل أنابيب 1-2 أيام قبل بدء التجربة.
  3. وضع الاستيقاظ بشكل فردي ، والذباب يتصرف في أنابيب زجاجية طويلة 65 ملم لتسجيل النوم باستخدام الطامح وسد نهاية الأنابيب مع سدادة رغوة.
    ملاحظة: الذباب لا يتعرض أبدالتخدير ثاني أكسيد الكربون عند وضع الذباب في أنابيب لتسجيل النوم. يرصد الطامح من أنابيب المطاط مع نهاية واحدة مغطاة بفرش الجبن وإدراجها في تلميح ماصة 1 مل.

3. تسجيل النوم

  1. تحميل الذباب في أنابيب في أجهزة مراقبة النشاط لمراقبة النوم.
    ملاحظة: تراقب صخور SNAP ذهابا وإيابا من -60 درجة إلى +60 درجة كل ~10 ق. وتقام الشاشات في -60 درجة ل~ 5.9s ; يستغرق ~ 2.9 ق لعلبة عقد الشاشات للانتقال من -60 درجة إلى +60 درجة و ~ 1 ق للانتقال مرة أخرى من +60° إلى -60 درجة. يمكن تغيير طول الدورة حسب الحاجة عن طريق ضبط الجهد الذي تم توفيره للمحرك.
    1. احرص على وضع الأنابيب في شاشات النشاط في الاتجاه الصحيح. في الاتجاه الصحيح ، تكون نهاية الأنبوب مع الطعام في الجزء العلوي من SNAP لضمان عدم دفع الذباب إلى الطعام. بالإضافة إلى ذلك ، فإن النهاية مع الطعام على جانب الشاشة مع مقبس تسجيل النوم. وهذا يسمح لشاشات النشاط أن تكون موجهة بشكل صحيح في SNAP للحرمان من النوم كفاءة مع رصد النشاط في وقت واحد.
  2. ضع شاشات النشاط في غرفة التسجيل لمراقبة النوم.
  3. مراقبة النوم لمدة يومين كاملين على الأقل لتقدير النوم الأساسي.
    ملاحظة: عادة ما يتم استبعاد الذباب النهاري في شاشات النشاط كيوم للتكيف للسماح للذباب بالتكيف مع كونه موجودا في أنابيب. يتم تسجيل النوم الأساسي لمدة يومين كاملين على الأقل (48 ساعة) بدءا من الصباح التالي ليوم تحميل الذباب.
  4. حفظ عدد النشاط الحركي للذباب في صناديق دقيقة واحدة من وقت الأضواء في يوم معين إلى الأضواء في اليوم السابق باستخدام برنامج تسجيل النشاط (على سبيل المثال ، من 8 صباحا إلى 8 صباحا).
  5. تقدير النوم من بيانات النشاط الحركي مع وحدات الماكرو المخصصة باستخدام 5 دقائق من الخمول كعتتبة لنوبة من النوم35.
    ملاحظة: يتم حساب عدد من مقاييس السكون من عدد الأنشطة الحركية. وتشمل هذه النوم في دقيقة / ساعة أكثر من 24 ساعة، مجموع وقت النوم في 24 ساعة، متوسط والحد الأقصى نهارا وليلة النوم أطوالنوبة 36.

4. الحرمان من النوم والتعافي

  1. وبما أن الذباب يمكن أن يحرم من النوم لفترات زمنية متغيرة (على سبيل المثال، 12 ساعة و24 ساعة و36 ساعة) ويمكن أيضا تقييم نوم التعافي على فترات مختلفة (على سبيل المثال، 6 ح و12 ساعة و24 ساعة و48 ساعة)، حدد مدة التعافي حسب الحاجة التجريبية. يمكن تصور تعافي النوم باستخدام مؤامرة كسب/فقدان النوم أو عن طريق فحص نسبة النوم المستردة على مدى فترة زمنية محددة مسبقا (على سبيل المثال، 6 ح).
  2. إذا كان النوم مستقرا خلال اليومين الأساسيين، في اليوم الثالث، ضع مراقبي النشاط في SNAP للحرمان من النوم بين عشية وضحاها.
    ملاحظة: الذباب سوف تظهر انتعاش النوم قوية على مدى مجموعة من النوم مرات8،32،37،38، ولكن النوم يجب أن تكون مستقرة لتقييم موثوق النوم انتعاش. النوم مستقر عندما يكون الفرق في النوم بين أيام خط الأساس ± 100 دقيقة.
  3. تأكد من تأمين شاشات النشاط في مكانها مع دبابيس حامل الشاشة، وأسلاك الشاشة موصولة، والشاشات الموجهة بشكل صحيح مع نهاية مع الغذاء في الجزء الخلفي، والحواجز البلاستيكية في الجبهة(الشكل 1).
    ملاحظة: تم تصميم SNAP بحيث تدور الكاميرا مرة واحدة كل 10 s (الشكل 1). إدراج البلاستيك يعيد الأنابيب عن طريق دفع الأنابيب مرة أخرى عندما يكون الجهاز في موقف "حتى". إعادة ضبط الأنابيب مهم لضمان أن جميع الأنابيب لديها مجموعة كاملة من الحركة في بداية كل دورة.
  4. افصل شاشات النشاط، واخرج الشاشات من SNAP فور تشغيل الأضواء بعد الحرمان من النوم بين عشية وضحاها.
    ملاحظة: من الأهمية بمكان إنهاء الحرمان من النوم، ووضع الذباب في الانتعاش مباشرة عند الأضواء بعد 12 ساعة من الحرمان من النوم بين عشية وضحاها. حتى تأخير 20-30 دقيقة في وضع الذباب في الانتعاش يمكن أن تتداخل مع مدى انتعاش النوم.
  5. ضع الذباب في غرفة تسجيل حيث سيتم دون إزعاج لمدة يومين (48 ساعة) لمراقبة النوم الانتعاش.
    ملاحظة: إذا كانت غرفة التسجيل تستخدم لإجراء تجارب أخرى، يجب توخي المزيد من الحذر لتجنب تحفيز الذباب المتعافي.
  6. حساب مقدار النوم المفقود. لكل ذبابة على حدة، حساب الفرق بالساعة بين النوم التي تم الحصول عليها أثناء الحرمان من النوم والساعة المقابلة خلال خط الأساس. مجموع الاختلافات في الساعة لحساب مجموع النوم المفقودة.
  7. حساب مقدار النوم المسترد. لكل ذبابة فردية، احسب الفرق بالساعة بين النوم الذي يتم الحصول عليه أثناء التعافي والساعة المقابلة أثناء خط الأساس؛ مجموع الاختلافات في الساعة لحساب مجموع النوم المكتسبة.
    ملاحظة: ما إذا كان ذبابة هو في الواقع النوم المحرومين هو تجريبي. وبالتالي، يجب على المجرب فحص نسبة النوم المفقودة. إذا لم تفقد الذبابة كمية كافية من النوم ، فيمكن استبعادها من التحليل. على الرغم من أن هذا قد يكون مطلوبا لنهج الحرمان من النوم الأخرى، إلا أنه نادرا ما يكون مطلوبا من أي وقت مضى ل SNAP. أكثر شيوعا، قد لا يكون النوم مستقرا في ذبابة معينة قبل بدء الحرمان من النوم. إذا كان النوم غير مستقر، لا يمكن حساب التوازن. نحن نقبل فرقا أقصاه ± 100 دقيقة من النوم محسوبة قبل بدء الحرمان من النوم كمرشحين للإدماج. في بعض الأحيان ، يتم توزيع نوم الذبابة الفردية بشكل غير متساو عبر يوم 24 ساعة (على سبيل المثال ، قد يحصل بعض الأفراد على 60-70٪ من حصة نومهم خلال النهار وبالتالي يفقدون نسبة صغيرة فقط من حصتهم من النوم البالغة 24 ساعة عند حرمانهم لمدة 12 ساعة في الليل). يمكن تقييم هذه الذبابات بشكل منفصل.
  8. حساب متوسط نسبة النوم المسترد (بالنسبة لخط الأساس) على مدى 12 ساعة و 24 ساعة و 48 ساعة من فترة التعافي لكل نمط جيني.
  9. من بيانات النوم، احسب متوسط وأقصى طول نوبة نوم نهارية على خط الأساس، وأيام التعافي لكل نمط جيني.
    ملاحظة: يتميز النوم المرتد في الذباب بزيادة كمية النوم وزيادة عمق النوم في أيام التعافي. يستخدم دمج النوم كمقياس لعمق النوم. ويمكن أيضا أن تستخدم عتبات الإثارة كمقياس لعمق النوم.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

كانتون S (CS) كان يستخدم سلسلالات من النوع البري. تم الحفاظ على الذباب على ضوء 12 ساعة: 12 ساعة جدول زمني مظلم، والنوم المحرومين لمدة 12 ساعة بين عشية وضحاها. التفتيش على ملامح النوم من الذباب CS في يوم خط الأساس (بس), يوم الحرمان من النوم (SD), ويومين الانتعاش (rec1 و rec2) (الشكل 2A) يشير إلى أن الذباب كان فعليا النوم المحرومين في SNAP, واستعاد النوم خلال النهار بما يتفق مع التقارير التي لوحظت في الأدب4,5...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

النوم في Drosophila يتميز بشكل مستقل في عام 2000 ، من قبل مجموعتين4،5. في هذه الدراسات الرائدة، حرم الذباب من النوم عن طريق التعامل اللطيف (أي الحرمان من اليد) وأظهر أنه يظهر استجابة قوية للحرمان من النوم بين عشية وضحاها. الأهم من ذلك ، مع أي تجربة الحرمان من النوم من المهم السيطرة على الآثار المحيرة المحتملة للطريقة المستخدمة للحفاظ على الحيوان مستيقظا. وضعت دراسات الحرمان من اليد معيارا لدراسات التوازن الذبابي كوسيلة أقل تعطيلا للذباب المحروم من النوم....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وليس لدى صاحبي البلاغ ما يكشفان عنه.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تم دعم هذا العمل من قبل المعاهد القومية للصحة منح 5R01NS051305-14 و 5R01NS076980-08 إلى PJS.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
< قوي > أنابيب النشاط الحركي < / قوي >
فيشر الأنسجة الإعدادية الشمعالحراري فيشر13404-122الشمع المستخدم لختم الأنابيب أنابيب
زجاجيةجهاز Wale244050نقطع زجاج بيركس بقطر 5 مم   ؛ أنابيب في أنابيب طويلة 65 مم   ؛ لتسجيل السكون. أنابيب مقطوعة مسبقا  يمكن أيضا شراؤها.
Nutri Fly Bloomington Formulation طعام الذبابGenesee Scientific66-113Labs وصفة طعام الذباب الخاصة بها. من المهم أن يتم تسجيل النوم على نفس الطعام الذي تمت تربية الذباب فيه.
أداة قطع الزجاج الدوارةDremel Multi Pro395تستخدم لقطع الأنابيب الزجاجية بطول 65 مم  
<قوي> مراقبة نظام النوم < / قوي >
DAM وبرنامج DAMFileScanTrikineticsللحصول على البيانات من شاشات DAM وحفظ البيانات المكتسبة بتنسيق مناسب
كمبيوتر الحصول على البياناتLenovoIdea Centre AIO3يمكن لجهاز كمبيوتر مكافئ من أي مصنع أن يحل محل
شاشاتنشاط ذبابة الفاكهةTrikineticsDAM2تستخدم هذه الشاشات لتسجيل النشاط الحركي للذباب
البيئةTrikineticsDEnMليست ضرورية ، ولكنها طريقة سهلة لمراقبة الظروف البيئية في الغرفة حيث يتم تسجيل النوم
وحدة التحكم في الضوءTrikineticsLC4طريقة ملائمة للتحكم في توقيت تشغيل وإيقاف تشغيل SNAP
وحدة واجهة إمداد الطاقة ل DAMTrikineticsPSIU-9مطلوب لأجهزة الكمبيوتر التي تحصل على البيانات لتسجيل بيانات
RJ11 موصل7001-64PCMulticompDAM تقبل مقابس RJ11
SplittersTrikineticsSPLT5تستخدم لتوصيل ما يصل إلى 5 شاشات DAM
سلك كابل الهاتفRadioshack278-367كبلات الهاتف للحصول على البيانات من شاشات
DAM<قوي > الحرمان من النوم < / قوي >
مزود الطاقةGW INSTEKGPS-30300لجهاز
إبطال النومماكينات كلية الطب بجامعة واشنطن
قد تستخدم يستخدم برنامج مراقبة الحركة الحركية SNAP ورشة

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Nath, R. D., et al. The Jellyfish Cassiopea Exhibits a Sleep-like State. Current Biology. 27 (19), 2984-2990 (2017).
  2. Vorster, A. P., Krishnan, H. C., Cirelli, C., Lyons, L. C. Characterization of sleep in Aplysia californica. Sleep. 37 (9), 1453-1463 (2014).
  3. Zhdanova, I. V., Wang, S. Y., Leclair, O. U., Danilova, N. P. Melatonin promotes sleep-like state in zebrafish. Brain Research. 903 (1-2), 263-268 (2001).
  4. Shaw, P. J., Cirelli, C., Greenspan, R. J., Tononi, G. Correlates of sleep and waking in Drosophila melanogaster. Science. 287 (5459), 1834-1837 (2000).
  5. Hendricks, J. C., et al. Rest in Drosophila is a sleep-like state. Neuron. 25 (1), 129-138 (2000).
  6. Ganguly-Fitzgerald, I., Donlea, J., Shaw, P. J. Waking experience affects sleep need in Drosophila. Science. 313 (5794), 1775-1781 (2006).
  7. 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).
  8. 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).
  9. Seidner, G., et al. Identification of Neurons with a Privileged Role in Sleep Homeostasis in Drosophila melanogaster. Current Biology. 25 (22), 2928-2938 (2015).
  10. Li, X., Yu, F., Guo, A. Sleep deprivation specifically impairs short-term olfactory memory in Drosophila. Sleep. 32 (11), 1417-1424 (2009).
  11. Melnattur, K., et al. A conserved role for sleep in supporting Spatial Learning in Drosophila. Sleep. , 197(2020).
  12. 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).
  13. 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).
  14. Bushey, D., Tononi, G., Cirelli, C. Sleep and synaptic homeostasis: structural evidence in Drosophila. Science. 332 (6037), 1576-1581 (2011).
  15. 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).
  16. Kirszenblat, L., et al. Sleep regulates visual selective attention in Drosophila. Journal of Experimental Biology. 221, Pt 24 (2018).
  17. Singh, P., Donlea, J. M. Bidirectional Regulation of Sleep and Synapse Pruning after Neural Injury. Current Biology. 30 (6), 1063-1076 (2020).
  18. 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).
  19. 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).
  20. Kayser, M. S., Mainwaring, B., Yue, Z., Sehgal, A. Sleep deprivation suppresses aggression in Drosophila. Elife. 4, 07643(2015).
  21. Szuperak, M., et al. A sleep state in Drosophila larvae required for neural stem cell proliferation. Elife. 7, (2018).
  22. Vaccaro, A., et al. Sleep Loss Can Cause Death through Accumulation of Reactive Oxygen Species in the Gut. Cell. 181 (6), 1307-1328 (2020).
  23. 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).
  24. Donlea, J. M., Pimentel, D., Miesenböck, G. Neuronal machinery of sleep homeostasis in Drosophila. Neuron. 81 (4), 860-872 (2014).
  25. 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).
  26. Pimentel, D., et al. Operation of a homeostatic sleep switch. Nature. 536 (7616), 333-337 (2016).
  27. 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).
  28. 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).
  29. Seugnet, L., et al. Notch signaling modulates sleep homeostasis and learning after sleep deprivation in Drosophila. Current Biology. 21 (10), 835-840 (2011).
  30. 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).
  31. Tabuchi, M., et al. Sleep interacts with aβ to modulate intrinsic neuronal excitability. Current Biology. 25 (6), 702-712 (2015).
  32. 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).
  33. 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).
  34. Keene, A. C., et al. Clock and cycle limit starvation-induced sleep loss in Drosophila. Current Biology. 20 (13), 1209-1215 (2010).
  35. 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).
  36. Andretic, R., Shaw, P. J. Essentials of sleep recordings in Drosophila: moving beyond sleep time. Methods Enzymol. 393, 759-772 (2005).
  37. Seugnet, L., et al. Identifying sleep regulatory genes using a Drosophila model of insomnia. Journal of Neuroscience. 29 (22), 7148-7157 (2009).
  38. 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).
  39. Geissmann, Q., et al. Ethoscopes: An open platform for high-throughput ethomics. PLOS Biology. 15 (10), 2003026(2017).
  40. 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).
  41. Huber, R., et al. Sleep homeostasis in Drosophila melanogaster. Sleep. 27 (4), 628-639 (2004).
  42. Klose, M., Shaw, P. Sleep-drive reprograms clock neuronal identity through CREB-binding protein induced PDFR expression. bioRxiv. , (2019).
  43. Dissel, S., et al. Sleep restores behavioral plasticity to Drosophila mutants. Current Biology. 25 (10), 1270-1281 (2015).
  44. 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).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Sleep DeprivationDrosophila SleepSleep Nullifying ApparatusSleep HomeostasisSleep RestrictionNegative GeotaxisArousal ThresholdsSleep ReboundActivity MonitoringSleep Consolidation

Related Articles