Method Article

מנגנון ביטול השינה: שיטה יעילה ביותר למניעת שינה של דרוסופילה

DOI:

10.3791/62105

⸱

December 14th, 2020

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

In This Article

Summary

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

מניעת שינה היא כלי רב עוצמה לחקור את תפקוד השינה ואת הרגולציה. אנו מתארים פרוטוקול למחסור בשינה Drosophila באמצעות מנגנון ביטול שינה, ולקבוע את היקף השינה ריבאונד הנגרמת על ידי מחסור.

Abstract

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

הומאוסטזיס שינה, העלייה בשינה שנצפתה לאחר אובדן שינה, הוא אחד הקריטריונים המגדירים המשמשים לזיהוי שינה ברחבי ממלכת החיות. כתוצאה מכך, מניעת שינה והגבלת שינה הם כלים רבי עוצמה המשמשים בדרך כלל כדי לספק תובנה על תפקוד השינה. עם זאת, ניסויים מניעת שינה הם בעייתיים מטבעם בכך גירוי המחסור עצמו עשוי להיות הגורם לשינויים שנצפו בפיזיולוגיה ובהתנהגות. בהתאם לכך, טכניקות מוצלחות של מניעת שינה צריכות לשמור על בעלי חיים ערים, ובאופן אידיאלי, לגרום לריבויישן שינה חזק מבלי לגרום גם למספר רב של השלכות לא מכוונות. כאן, אנו מתארים טכניקה של מניעת שינה עבור Drosophila melanogaster. מנגנון ביטול השינה (SNAP) מנהל גירוי כל 10s כדי לגרום לגיאוטקסיס שלילי. למרות הגירוי צפוי, SNAP מונע ביעילות >95% של שינה בלילה אפילו זבובים עם כונן שינה גבוהה. חשוב לציין, התגובה ההומיאוסטטית הבאה דומה מאוד לזו שהושגה באמצעות מניעת ידיים. התזמון והמרווח של הגירויים ניתן לשנות כדי למזער את אובדן השינה ובכך לבחון השפעות לא ספציפיות של הגירוי על פיזיולוגיה והתנהגות. ה- SNAP יכול לשמש גם להגבלת שינה ולהעריך את סף העוררות. ה- SNAP היא טכניקה רבת עוצמה להפרעות שינה שניתן להשתמש בה כדי להבין טוב יותר את תפקוד השינה.

Introduction

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

השינה קרובה לאוניברסלית בבעלי חיים, אך תפקידה עדיין לא ברור. שינה הומאוסטזיס, עלייה מפצה בשינה בעקבות מניעת שינה, הוא מאפיין מגדיר של שינה, ששימש לאפיון מצבי שינה במספר בעלי חיים1,2,3,4,5.

לישון בזבוב יש קווי דמיון רבים עם שינה אנושית, כולל תגובה הומיאוסטטית חזקה לאובדן שינה4,5. מחקרים רבים של שינה בזבוב השתמשו במחסור בשינה הן כדי להסיק את תפקוד השינה על ידי בחינת ההשלכות השליליות המצטברות מהתעוררות ממושכת, והן כדי להבין את ויסות השינה על ידי קביעת המנגנונים הנוירוביולוגיים השולטים בוויסות ההומיאוסטטי של השינה. לכן זבובים מחוסרי שינה הוצגו להפגין ליקויים בלמידה ובזיכרון6,7,8,9,10,11,12, פלסטיות מבנית13,14,15, תשומת לב חזותית16, התאוששות מפגיעה עצבית17,18, הזדווגות והתנהגויות אגרסיביות19, 20, התפשטות תאים21, ותגובות ללחץ חמצוני22,23 אם להזכיר כמה. יתר על כן, חקירות של המנגנונים הנוירוביולוגיים השולטים על שינה ריבאונד הניבו תובנות קריטיות על המכונות העצביות המהוות את הומיאוסטטייק השינה8,9,23,24,25,26,27,28,29 . לבסוף, בנוסף לחשיפת תובנות בסיסיות על תפקוד השינה בבעלי חיים בריאים, מחקרים על מניעת שינה גם הודיעו תובנות על תפקוד השינה במצביםחולים 30,31.

בעוד מניעת שינה היא ללא ספק כלי רב עוצמה, עם כל ניסוי מניעת שינה, חשוב להבחין פנוטיפים הנובעים התעוררות ממושכת, מאלה המושרה על ידי הגירוי המשמש כדי לשמור על החיה ערה. מניעת שינה על ידי מניעת ידיים או טיפול עדין, נחשב בדרך כלל כקביעת התקן למחסור מינימלי בשינה. כאן אנו מתארים פרוטוקול למחסור בשינה זבובים באמצעות מנגנון ביטול השינה (SNAP). ה-SNAP הוא מכשיר המספק גירוי מכני לטסים כל 10s, ושומר על זבובים ערים על ידי גרימת גיאוטקסיס שלילי(איור 1). ה-SNAP מונעת ביעילות זבובים >98% משנת הלילה, אפילו בזבובים עם הנעה בשינה גבוהה8,32. ה-SNAP מכויל על זבובים רגישים למפץ, תסיסה של זבובים ב-SNAP לא פוגעת בזבובים; מניעת שינה עם SNAP מעורר ריבאונד דומה לזה המתקבל על ידי מניעת יד7. ה- SNAP הוא אפוא שיטה חזקה למניעת זבובים בשינה תוך שליטה על ההשפעות של הגירוי המעורר.

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

Protocol

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

1. הכנה ניסיונית

  1. לאסוף זבובים כשהם מתחלקים לתוך בקבוקונים, הפרדת זבובים זכר ונקבה.
    הערה: ניסויי שינה נערכים בדרך כלל עם זבובים נשיים. חשוב לאסוף נקבות בתולות. נקבות מויזות יטילו ביצים שבוקעות לתוך זחלים מה שמסבך את ניתוח הנתונים.
  2. זבובי בית של מין אחד בקבוצות של <20.
    הערה: דיור טס בסביבה מועשרת חברתית (קבוצות של >50) מווסתכונןשינה 6,13 מדידות מבלבלות פוטנציאליות של שינה ריבאונד. יתר על כן, לאחר העשרה חברתית, השינה תרד על פני כמה ימים6. לכן, שינה בסיסית אינה יציבה לסבך ניתוח של שינה ריבאונד. שמירה על זבובים בקבוצות של <20 מונעת את הבלבול הפוטנציאלי הזה.
  3. יש לשמור על זבובים בבקבוקונים למשך 3-5 ימים בסביבה מבוקרת אור ולחות.
    הערה: גיל ובגרות של זבובים משפיעים מאוד על השינה. השינה גבוהה בזבובים בני יום אחד ומתייצבת על ידי 3-5 ימים של גיל4. זבובים נשמרים בדרך כלל על אור של 12 שעות: לוח זמנים חשוך של 12 שעות ב-50% לחות.

2. הכנת צינורות להקלטת שינה

הערה: השינה מנוטרת באמצעות צגי פעילות לוקומוטור. צג יכול להחזיק 32 זבובים שוכנים בנפרד בצינורות בקוטר 5 מ"מ. בדרך כלל, גנוטיפים מנותחים בקבוצות של 16 או 32 זבובים.

  1. הכן מספר מתאים של צינורות עם מזון זבוב בקצה אחד.
    הערה: דיאטה ומטבוליזם ידועים להשפיע על שינה33,34, ולכן חשוב במיוחד למקם זבובים על אותו מזון שבו הם גדלו.
  2. לאטום את קצה הצינורות עם שעווה.
    הערה: מניעת שינה וריבאונד הם ניסוי של חמישה ימים, ומזון יכול להתייבש אם לא אטום כראוי. בצינורות אטומים כראוי, מזון יכול להישמר במשך 10 ימים או יותר. לכן, זה קריטי כדי להבטיח כי הקצוות של הצינורות אטומים היטב. זבובים יכולים גם להיתקע למזון רטוב, עם זאת. לכן, זה עוזר לעשות צינורות 1-2 ימים לפני תחילת הניסוי.
  3. במקום בנפרד להתעורר, מתנהג זבובים לתוך צינורות זכוכית באורך 65 מ"מ להקלטת שינה באמצעות שאיפה ולחבר את הקצה של הצינורות עם פקק קצף.
    הערה: זבובים לעולם אינם נחשפים מחדש להרדמה CO2 בעת הצבת זבובים לתוך צינורות להקלטת שינה. השאפתן עשוי צינורות גומי עם קצה אחד מכוסה גבינה מוכנס לתוך קצה פיפטה 1 מ"ל.

3. הקלטת שינה

  1. טען זבובים בצינורות לתוך צגי פעילות כדי לפקח על השינה.
    הערה: סלעי SNAP מנטרים הלוך ושוב מ - 60° ל + 60 ° כל ~ 10s. המסכים מוחזקים ב-60° עבור ~ 5.9s ; נדרשים ~2.9 s כדי שהמגש יחזיק את הצגים יעבור מ- -60° ל- +60° ו- ~ 1 s כדי לחזור מ- +60° ל- -60°. ניתן לשנות את אורך המחזור לפי הצורך על ידי התאמת המתח המסופק למנוע.
    1. הקפד להבטיח כי צינורות ממוקמים צגי פעילות בכיוון הנכון. בכיוון הנכון, קצה הצינור עם מזון נמצא בחלק העליון של SNAP כדי להבטיח כי זבובים לא לקבל דחף לתוך המזון. בנוסף, הסוף עם מזון הוא בצד של הצג עם שקע הקלטת השינה. הדבר מאפשר למוניטורים של הפעילות להיות מכוונים כראוי ב- SNAP למחסור יעיל בשינה ובו זמנית ניטור הפעילות.
  2. מקם צגי פעילות בתא ההקלטה כדי לפקח על השינה.
  3. נטר שינה במשך יומיים מלאים לפחות כדי להעריך שינה בסיסית.
    הערה: היום זבובים נטענים לתוך צגי פעילות בדרך כלל אינו נכלל כיום הסתגלות כדי לאפשר לזבובים להסתגל להיות מאוכסן בצינורות. שינה בסיסית נרשמת לפחות יומיים מלאים (48 שעות) החל מהבוקר שאחרי היום זבובים נטענים.
  4. שמור ספירת פעילות locomotor של זבובים בפחים של דקה אחת מרגע האורות ביום נתון לאורות ביום הקודם באמצעות תוכנת הקלטת פעילות (למשל, מ 8 בבוקר עד 8 בבוקר).
  5. הערכת שינה מנתוני הפעילות של locomotor באמצעות פקודות מאקרו מותאמות אישית באמצעות 5 דקות של חוסר פעילות כסף עבור התקף שינה35.
    הערה: מספר מדדי שינה מחושבים מספירת הפעילות של locomotor. אלה כוללים שינה של דקה/שעה מעל 24 שעות, זמן שינה כולל ב 24 שעות, ממוצע ומקסימום בשעות היום ולילה אורכים36.

4. מניעת שינה והתאוששות

  1. כמו זבובים ניתן להעריך שינה במשך פרקי זמן משתנים (למשל, 12 שעות, 24 שעות ו 36 שעות) ואת השינה התאוששות ניתן גם להעריך במרווחי זמן שונים (למשל, 6 שעות, 12 שעות, 24 שעות ו 48 שעות), לקבוע את משך ההחלמה על ידי צורך ניסיוני. ניתן לדמיין שחזור שינה באמצעות עלילת רווח/אובדן שינה או על ידי בחינת אחוז שינה התאושש על מרווח קבוע מראש (למשל, 6 שעות).
  2. אם השינה יציבה ביומיים הבסיסיים, ביום השלישי, מקם צגי פעילות לתוך SNAP למחסור בשינה למשך הלילה.
    הערה: זבובים יציגו ריבאונד שינה חזק על פני מגוון של שינה פעמים8,32,37,38, אבל השינה צריכה להיות יציבה כדי להעריך באופן אמין ריבאונד שינה. השינה יציבה כאשר ההבדל בשינה בין ימי הבסיס הוא ± 100 דקות.
  3. ודאו שמסכי הפעילות מאובטחים במקום עם סיכות מחזיקי צג, כבלי צג המחוברים לחשמל וצגים מכוונים נכון עם הסוף עם מזון מאחור, ומחסומי פלסטיק מלפנים(איור 1).
    הערה: ה-SNAP מתוכנן כך שהמצלמה מסתובבת אחת ל-10 s(איור 1). הכנסת הפלסטיק מאפסת את הצינורות על ידי דחיפת הצינורות בחזרה כאשר המנגנון נמצא במצב "למעלה". איפוס הצינורות חשוב כדי להבטיח כי כל הצינורות יש את טווח התנועה המלא בתחילת כל מחזור.
  4. נתק את צגי הפעילות והוציא את המסכים מה-SNAP מיד עם הדלקת האורות בעקבות מניעת שינה במהלך הלילה.
    הערה: זה קריטי כי מניעת שינה מסתיימת, וזבובים ממוקמים בהתאוששות מיד על אורות על בעקבות 12 שעות של מניעת שינה לילה. אפילו עיכוב של 20-30 דקות בהצבת זבובים בהתאוששות יכול להפריע להיקף השינה החוזרת.
  5. הנח זבובים בתא הקלטות שבו הם יהיו ללא הפרעה במשך יומיים (48 שעות) כדי לפקח על שנת ההתאוששות.
    הערה: אם תא ההקלטה משמש לניסויים אחרים, יש לנקוט משנה זהירות כדי למנוע גירוי זבובים מחלימים.
  6. חשב את כמות השינה שאבדה. עבור כל זבוב בודד, לחשב את ההבדל השעתי בין שינה המתקבלת במהלך מניעת שינה לבין השעה המקבילה במהלך קו הבסיס; לסכם את ההבדלים לשעה כדי לחשב את השינה הכוללת שאבדה.
  7. חשב את כמות השינה ששוחזרה. עבור כל זבוב בודד, לחשב את ההבדל השעתי בין שינה המתקבלת במהלך ההתאוששות לבין השעה המתאימה במהלך קו הבסיס; לסכם את ההבדלים לשעה כדי לחשב את השינה הכוללת שנצבר.
    הערה: אם זבוב הוא למעשה חסר שינה הוא אמפירי. לכן, הנסיין צריך לבחון אחוז שינה אבודה. אם הזבוב לא איבד כמות מספקת של שינה זה יכול להיות נשלל מהניתוח. למרות שזה עשוי להידרש עבור גישות אחרות מניעת שינה, זה רק לעתים רחוקות אם אי פעם נדרש עבור SNAP. בדרך כלל יותר, שינה לא יכול להיות יציב זבוב נתון לפני החניכה של מניעת שינה. אם השינה אינה יציבה, לא ניתן לחשב הומאוסטזיס. אנו מקבלים הבדל מרבי של ± 100 דקות שינה המחושב לפני תחילת מניעת השינה כמועמדים להכללה. לעיתים, שנתו של זבוב בודד מחולקת באופן לא אחיד על פני 24 שעות ביממה (למשל, אנשים מסוימים עשויים לקבל 60-70% ממכסת השינה שלהם במהלך היום ובכך לאבד רק חלק קטן ממכסת השינה שלהם 24 שעות כאשר נמנע מהם 12 שעות בלילה). זבובים אלה ניתן להעריך בנפרד.
  8. חשב את האחוז הממוצע של שינה התאוששה (יחסית לקו הבסיס) מעל 12 שעות, 24 שעות ו 48 שעות של תקופת ההתאוששות עבור כל גנוטיפ.
  9. מנתוני שינה, חשב את אורך השינה הממוצע והמקסימלי בשעות היום בקו הבסיס, ואת ימי ההתאוששות עבור כל גנוטיפ.
    הערה: שינה ריבאונד בזבובים מאופיינת בכמות שינה מוגברת, ועומק שינה מוגבר בימי ההתאוששות. איחוד שינה משמש כמדד של עומק שינה. סף עוררות יכול לשמש גם כמדד של עומק שינה.

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

Results

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

קנטון S (Cs) שימש כזן פראי. הזבובים נשמרו באור של 12 שעות: לוח זמנים חשוך של 12 שעות, ושינה נמנעה במשך 12 שעות בלילה. בדיקת פרופילי השינה של זבובי Cs ביום הבסיס (bs), יום מניעת שינה (sd) ושני ימי התאוששות (rec1 ו rec2) (איור 2A) עולה כי זבובים היו למעשה מניעת שינה SNAP, ושינה התאוששה במהלך היום עולה בקנה אחד עם דיווחים שנצפו בספרות4,5. האפקטיביות של ה-SNAP בשמירה על זבובים ערים ניכרת גם בפעילות הגבוהה...

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

Discussion

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

שינה בדרוסופילים אופיינה באופן עצמאי בשנת 2000, על ידי שתי קבוצות4,5. במחקרים חלוציים אלה, זבובים נשללו שינה על ידי טיפול עדין (כלומר, מניעת ידיים) והוכחו להפגין תגובה הומיאוסטטית חזקה למחסור בשינה בלילה. חשוב לציין, עם כל ניסוי מניעת שינה זה חיוני כדי לשלוט על השפעות מבלבלות פוטנציאליות של השיטה המשמשת כדי לשמור על החיה ערה. מחקרים על מניעת ידיים קובעים את אמת המידה למחקרים על הומאוסטזיס זבובים כאמצעי מינימלי לשיבוש שינה של זבובים. SNAP מונע ביעילות זבו...

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

Disclosures

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

למחברים אין מה לחשוף.

Acknowledgements

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

עבודה זו נתמכה על ידי מענקי NIH 5R01NS051305-14 ו 5R01NS076980-08 ל- PJS.

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

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
<חזק>צינורות פעילות תנועה
פישר הכנת רקמות שעוותתרמו פישר13404-122שעווה המשמשת לאיטום צינורות
צינורות זכוכיתמכשיר וייל244050חתכנו זכוכית פיירקס בקוטר 5 מ"מ  צינורות לצינורות באורך 65 מ"מ  כדי לתעד את מצב השינה. צינורות חתוכים מראש  ניתן לרכוש גם.
Nutri Fly Bloomington Formulation fly foodGenesee Scientific66-113Labs עשויים להשתמש במתכון מזון זבובים משלהם. חשוב שהשינה תירשם על אותו מזון שבו גדלו זבובים.
כלי חיתוך זכוכית סיבוביתDremel Multi Pro395משמש לחיתוך צינורות זכוכית באורך 65 מ"מ 
Monitoring Sleep
DAM System ותוכנת DAMFileScanTrikineticsהמשמשת לרכישת נתונים ממסכי DAM ושמירת הנתונים שנרכשו בפורמט מתאים
מחשב רכישת נתוניםLenovoIdea Center AIO3מחשב שווה ערך מכל יצרן יכול להחליף
את צגיהפעילות של דרוזופילהTrikineticsDAM2צגים אלה משמשים לתיעוד הפעילות התנועתית של זבובים
צג סביבהTrikineticsDEnMלא חיוני, אבל דרך קלה לנטר את תנאי הסביבה בתא שבו נרשמת
שינה בקר אורTrikineticsLC4דרך נוחה לשלוט בתזמון של הפעלה וכיבוי של ה-SNAP
יחידת ממשק אספקת חשמל עבור DAMTrikineticsPSIU-9נדרש למחשבי רכישת נתונים להקלטת נתוני אקטיביות תנועה של Trikinetics
מחבר RJ117001-64PCצגיMulticomp DAM מקבלים שקעי RJ11
מפצליםTrikineticsSPLT5משמש לחיבור של עד 5 צגי DAM
כבל טלפוןRadioshack278-367כבלי טלפון לרכישת נתונים ממסכי
DAM<חסך שינה חזק>
ספק כוחGw INSTEKGPS-30300ספק כוח
למנגנון ביטול השינהחנות
תוכנת חוט של SNAP מכונות בית הספר לרפואה של אוניברסיטת וושינגטון

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