睡眠无效装置:剥夺嗜睡者睡眠的高效方法

Summary

睡眠剥夺是研究睡眠功能和调节的有力工具。我们描述了一个使用睡眠消除装置剥夺 嗜睡者 ，并确定剥夺引起的反弹睡眠的程度的协议。

Abstract

睡眠平衡是睡眠损失后观察到的睡眠增加，是用于识别整个动物王国睡眠的决定性标准之一。因此，睡眠剥夺和睡眠限制是强大的工具，通常用来提供对睡眠功能的洞察。然而，睡眠剥夺实验本质上是有问题的，因为剥夺刺激本身可能是观察到的生理和行为变化的原因。因此，成功的睡眠剥夺技术应该让动物保持清醒，理想情况下，可以导致强劲的睡眠反弹，同时不会产生大量的意外后果。在这里，我们描述了一个睡眠剥夺技术， 为果蝇黑色素加斯特。睡眠无效装置 （SNAP） 每 10s 实施一次刺激，以诱导负地球轴。虽然刺激是可预测的，SNAP有效地防止>95%的夜间睡眠，即使在高睡眠驱动器的苍蝇。重要的是，随后的静止反应与使用手部剥夺实现的反应非常相似。可以修改刺激的时间和间距，以尽量减少睡眠损失，从而检查刺激对生理和行为的非特定影响。SNAP 还可用于限制睡眠和评估唤醒阈值。SNAP 是一种强大的睡眠中断技术，可用于更好地了解睡眠功能。

Introduction

睡眠在动物中几乎是普遍的，但其功能仍然不清楚。睡眠平衡，睡眠剥夺后睡眠的补偿性增加，是睡眠的一个定义属性，它被用来描述睡眠状态在一些动物1，2，3，4，5。

苍蝇睡眠与人类睡眠有许多相似之处，包括对睡眠损失的强健的家常反应^4，5。许多关于苍蝇睡眠的研究都利用睡眠剥夺来推断睡眠功能，通过检查长时间清醒产生的不良后果，以及通过确定控制睡眠的内在调节的神经生物学机制来理解睡眠调节。因此，睡眠不足的苍蝇在学习和记忆方面表现出障碍^6，7^，8，9 ，^10，11....

Protocol

1. 实验准备

1. 收集苍蝇，因为它们封闭成小瓶，分离雄性苍蝇和雌性苍蝇。
   注:睡眠实验通常与雌性苍蝇一起进行。收集处女很重要。交配的雌性会产卵，孵化成幼虫，使数据分析复杂化。
2. 房子飞的单性别组<20。
   注:住房飞行在社会丰富的环境中（组>50）调节睡眠驱动器^6，13潜在的混淆测量反弹睡眠。此外，随着社会富裕，睡眠将在几天内^下降6。因此，基线睡眠不稳定，使反弹睡眠分析复杂化。将苍蝇分成20<组，避免了这种潜在的混淆。
3. 在光线和湿度控制的环境中，将苍蝇关在小瓶中3-5天。
   注:苍蝇的年龄和成熟度对睡眠有很强的影响。睡眠是高在一天老苍蝇和稳定3-5天⁴岁。苍蝇通常保持在 12 h 光下:12 小时黑暗时间表，湿度为 50%。

2. 准备用于睡眠记录的管子

注意:睡眠使用运动器活动监视器进行监控。监视器可以容纳 32 只苍蝇，分别安置在直径为 5 毫米的管子中。通常，基因型被分析成16或32只苍蝇。

1. 准备适当数量的管子，一端有飞食。
   注意:饮食和新陈代谢已知影响睡眠^33，....

Results

广州S（Cs）被用作野生型菌株。苍蝇保持在12小时的光线下:12小时的黑暗时间表，睡眠不足12小时过夜。对Cs苍蝇在基线日（bs）、睡眠剥夺日（sd）和两个恢复日（rec1和rec2）（图2A）的睡眠状况的检查表明，在SNAP中，苍蝇实际上睡眠不足，并且白天的睡眠恢复与文献^4、5中的观察报告一致。SNAP在保持苍蝇清醒方面的有效性也体现在苍蝇在睡眠剥夺期间表现出的高活动（300-350计数/小时）上（图2B）。事实上，监测苍蝇在睡眠剥夺期间的活动计数可以是剥夺协议有效性和/或间接测量睡眠驱动的有用晴雨表。当睡眠剥夺无效时，苍蝇在剥夺期间就没那么活跃了。在高睡眠驱动器下的苍蝇在每次刺激后迅速入睡，并没有穿过管子那么多^35。装置的倾斜角度和下降的速度对于确保苍蝇在不伤害它们的情况下有效地保持清醒.......

Discussion

2000年，德罗索菲拉的睡眠被两组^4、5组独立地描述。在这些开创性的研究中，苍蝇被温柔的处理（即手部剥夺）剥夺了睡眠，并显示出对夜间睡眠剥夺的强烈家庭静止反应。重要的是，对于任何睡眠剥夺实验来说，控制用于保持动物清醒的方法的潜在混淆效应至关重要。手部剥夺研究为研究苍蝇平衡设定了基准，作为剥夺苍蝇睡眠的最小破坏性手段。SNAP有效地剥夺了苍蝇>98%的夜间睡眠，并重要的是诱导睡眠反弹，可与手剥夺^4，7获得。

自从对苍蝇睡眠进行定义的基础研究以来，已经开发出许多方法来以高吞吐量的方式评估苍蝇的睡眠平衡，^{方法包括7、9、39、40、41。}

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
运动活动管
Fisher Tissue Prep Wax	Thermo Fisher	13404-122	用于密封管的蜡
玻璃管	Wale Apparatus	244050	我们切割直径为 5 毫米的耐热玻璃 试管成 65 毫米长的试管 以记录睡眠。预切管 也可以购买。
Nutri Fly Bloomington 配方 苍蝇食品	Genesee Scientific	66-113	Labs 可能会使用他们自己的苍蝇食品配方。重要的是，在饲养苍蝇的相同食物上记录睡眠。
旋转玻璃切割工具	Dremel Multi Pro	395	用于切割 65mm 长的玻璃管
监测 Sleep
DAM 系统和 DAMFileScan 软件	Trikinetics		用于从 DAM 监视器获取数据并以适当的格式保存获取的数据
数据采集计算机	Lenovo	Idea Centre AIO3	来自任何制造商的等效计算机都可以替代
果蝇活动监视器	Trikinetics	DAM2	这些监测器用于记录苍蝇的运动活动
环境监测器	Trikinetics	DEnM	不是必需的，但是一种监测记录睡眠的腔室环境条件的简单方法
光控制器	Trikinetics	LC4	一种控制 SNAP 打开和关闭时间的便捷方法
DAM	的电源接口单元Trikinetics	PSIU-9	数据采集计算机记录 Trikinetics 运动活动数据所需的
RJ11 连接器	7001-64PC	Multicomp	DAM 显示器接受 RJ11 插孔
分路器	Trikinetics	SPLT5	用于连接多达 5 个 DAM 显示器
电话线	Radioshack	278-367	从 DAM 监视器
获取数据的电话线睡眠剥夺
电源	Gw INSTEK	GPS-30300	供 SNAP
睡眠无效装置	使用的电源 华盛顿大学医学院机械车间