Summary
Søvnmangel er et kraftfuldt værktøj til at undersøge søvnfunktion og regulering. Vi beskriver en protokol til søvn fratage Drosophila ved hjælp af Sleep Nullifying Apparatus, og at bestemme omfanget af rebound søvn induceret af afsavn.
Abstract
Sleep homøostase, stigningen i søvn observeret efter søvntab, er et af de definerende kriterier, der anvendes til at identificere søvn i hele dyreriget. Som følge heraf er søvnmangel og søvnbegrænsning kraftfulde værktøjer, der almindeligvis bruges til at give indsigt i søvnfunktionen. Ikke desto mindre, søvnmangel eksperimenter er i sagens natur problematisk i, at afsavn stimulus selv kan være årsag til observerede ændringer i fysiologi og adfærd. Derfor bør vellykkede søvnmangelteknikker holde dyr vågne og ideelt set resultere i en robust søvngenring uden også at fremkalde et stort antal utilsigtede konsekvenser. Her beskriver vi en søvnmangel teknik for Drosophila melanogaster. Sleep Nullifying Apparatus (SNAP) giver en stimulus hver 10'er for at fremkalde negativ geotaxi. Selvom stimulus er forudsigelig, forhindrer SNAP effektivt >95% af nattesøvnen selv i fluer med høj søvndrev. Det er vigtigt, at den efterfølgende homøostatiske reaktion er meget lig den, der opnås ved hjælp af håndmangel. Timingen og afstanden mellem stimuli kan ændres for at minimere søvntab og dermed undersøge ikke-specifikke virkninger af stimulus på fysiologi og adfærd. SNAP kan også bruges til søvnbegrænsning og til at vurdere ophidselsestærskler. SNAP er en kraftfuld søvnforstyrrelsesteknik, der kan bruges til bedre at forstå søvnfunktionen.
Introduction
Søvn er næsten universel hos dyr, men dens funktion forbliver uklar. Sleep homøostase, den kompenserende stigning i søvn efter søvnmangel, er en definerende egenskab ved søvn, der er blevet brugt til at karakterisere søvntilstande hos en række dyr1,2,3,4,5.
Sleep in the fly har mange ligheder med menneskelig søvn, herunder en robust homøostatisk reaktion på søvntab4,5. Talrige undersøgelser af søvn i farten har brugt søvnmangel både til at udlede søvnfunktion ved at undersøge de negative konsekvenser, der skyldes forlænget vågne, og til at forstå søvn regulering ved at bestemme de neurobiologiske mekanismer, der styrer den homøostatiske regulering af søvn. Således søvnløse fluer viste sig at udvise funktionsnedsættelser i læring og hukommelse6,7,8,9,10,11,12,strukturel plasticitet13,14,15,synsopmærksomhed16,genopretning fra neuronal skade17,18,parring og aggressiv adfærd19, 20, cellespredning21, og svar på oxidativ stress22,23 for at nævne nogle få. Desuden har undersøgelser af de neurobiologiske mekanismer, der styrer rebound-søvnen, givet kritisk indsigt i de neuronale maskineri, der udgør søvntoostat8,9,23,24,25,26,27,28,29 . Endelig, ud over at afsløre grundlæggende indsigt i søvn funktion i raske dyr, søvnmangel undersøgelser har også informeret indsigt i søvn funktion i syge stater30,31.
Mens søvnmangel er unægtelig et kraftfuldt værktøj, med enhver søvnmangel eksperiment, er det vigtigt at skelne fænotyper, der skyldes forlænget vågne, fra dem, der er induceret af stimulus bruges til at holde dyret vågen. Søvnmangel i hånden afsavn eller blid håndtering, er generelt betragtes som at sætte standarden for minimalt forstyrrende søvnmangel. Her beskriver vi en protokol til søvn, der fratager fluer ved hjælp af SLEEP Nullifying Apparatus (SNAP). SNAP er en enhed, der leverer en mekanisk stimulus til fluer hver 10'ere, der holder fluer vågne ved at fremkalde negativ geotaxis (Figur 1). SNAP effektivt fratager fluer af >98% af nattesøvn, selv i fluer med høj søvn drev8,32. SNAP er blevet kalibreret på bang følsomme fluer, agitation af fluer i SNAP skader ikke fluer; søvnmangel med SNAP fremkalder en rebound sammenlignes med den, der opnås i hånden afsavn7. SNAP er således en robust metode til at sove fratage fluer og samtidig kontrollere for virkningerne af den ophidsende stimulus.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. Eksperimentel forberedelse
- Saml fluer, da de eclose i hætteglas, der adskiller mandlige og kvindelige fluer.
BEMÆRK: Søvnforsøg udføres almindeligvis med kvindelige fluer. Det er vigtigt at samle jomfrukvinder. Parrede kvinder vil lægge æg, der lukker i larver, der komplicerer analysen af dataene. - Hus fluer af et enkelt køn i grupper af < 20.
BEMÆRK: Boliger flyver i et socialt beriget miljø (grupper af >50) modulerer søvn drev6,13 potentielt forvirrende målinger af rebound søvn. Yderligere, efter social berigelse, vil søvn falde i løbet af et par dage6. Således er baseline søvn ikke stabil komplicerende analyse af rebound søvn. Holde fluer i grupper af <20 undgår dette potentiale forvirre. - Hold fluer i hætteglas i 3-5 dage i et lys- og fugtighedsstyret miljø.
BEMÆRK: Alder og modenhed af fluer har stor indflydelse på søvnen. Søvnen er høj på en dag gamle fluer og stabiliserer sig med 3-5 dage4år. Fluer vedligeholdes typisk på en 12 timers lys: 12 timers mørk tidsplan ved 50% fugtighed.
2. Forberedelse af rør til søvnoptagelse
BEMÆRK: Søvn overvåges ved hjælp af lokomotoriske aktivitetsmonitorer. En skærm kan rumme 32 fluer, der er anbragt individuelt i rør med en diameter på 5 mm. Typisk analyseres genotyper i grupper på 16 eller 32 fluer.
- Forbered et passende antal rør med fluemad i den ene ende.
BEMÆRK: Kost og stofskifte er kendt for at påvirke søvn33,34, derfor er det særligt vigtigt at placere fluer på den samme mad, som de blev opdrættet på. - Forsegl enden af rørene med voks.
BEMÆRK: Søvnmangel og rebound er et fem dages eksperiment, og mad kan tørre ud, hvis ikke ordentligt forseglet. I korrekt forseglede rør kan mad opretholdes i 10 dage eller mere. Det er derfor afgørende at sikre, at enderne af rørene forsegles godt. Fluer kan dog også sidde fast i våd mad. Således hjælper det med at lave rør 1-2 dage før eksperimentets start. - Placer en aspirator individuelt, barber fluer i 65 mm lange glasrør til søvnoptagelse ved hjælp af en aspirator og sæt enden af rørene med en skumprop.
BEMÆRK: Fluer udsættes aldrig igen for CO 2-anæstesi, når fluer sættes i rør til søvnoptagelse. Aspiratoren er lavet af gummirør med den ene ende dækket af ostelærred og indsat i en 1 mL pipettespids.
3. Optagelse af søvn
- Læg fluer i rør i aktivitetsmonitorer for at overvåge søvnen.
BEMÆRK: SNAP-klipperne overvåger frem og tilbage fra -60° til +60° hver ~10 s. Skærmene holdes på -60° for ~5.9s; det tager ~ 2,9 s for bakken holder skærmene til at flytte fra -60 ° til +60 ° og ~ 1 s til at flytte tilbage fra +60 ° til -60 °. Cykluslængden kan ændres efter behov ved at justere den spænding, der leveres til motoren.- Sørg for, at rørene placeres i aktivitetsmonitorer i den rigtige retning. I den rigtige retning er enden af røret med mad øverst på SNAP for at sikre, at fluer ikke bliver skubbet ind i maden. Derudover er enden med mad på siden af skærmen med søvnoptagelsesstikket. Dette gør det muligt for aktivitetsmonitorer at være orienteret korrekt i SNAP'en for effektiv søvnmangel, samtidig med at de overvåger aktiviteten.
- Placer aktivitetsmonitorer i optagekammeret for at overvåge søvnen.
- Overvåg søvn i mindst to hele dage for at estimere baseline søvn.
BEMÆRK: Den dag fluer er indlæst i aktivitet skærme er typisk udelukket som en tilpasning dag for at tillade fluer til at tilpasse sig at være anbragt i rør. Baseline søvn registreres i mindst to hele dage (48 timer) begyndende med morgenen efter dagen flyver er indlæst. - Gem lokomotorisk aktivitetstælling af fluer i 1 min. skraldespande fra tidspunktet for lys på en given dag til lys den foregående dag ved hjælp af aktivitetsoptagelsessoftware (f.eks. fra kl. 8 til 8).
- Anslå søvn fra lokomotoriske aktivitetsdata med brugerdefinerede makroer ved hjælp af 5 minutters inaktivitet som tærskel for et anfald af søvn35.
BEMÆRK: En række søvnmålinger beregnes ud fra de lokomotoriske aktivitetstællinger. Disse omfatter søvn i min / t over 24 timer, samlet søvn tid i 24 timer, gennemsnitlige og maksimale dagtimerne og natlige søvn bout længder36.
4. Søvnmangel og helbredelse
- Da fluer kan sove berøves for variable tidsperioder (f.eks. 12 timer, 24 timer og 36 timer), og restitutionssøvn også kan evalueres med forskellige intervaller (f.eks. 6 timer, 12 timer, 24 timer og 48 timer), bestemme varigheden af genopretningen ved eksperimentelt behov. Søvn opsving kan visualiseres ved hjælp af en søvn gain / tab plot eller ved at undersøge procent søvn genvundet over en forudbestemt interval (f.eks 6 h).
- Hvis søvnen er stabil i løbet af de to basisdage, skal du på den tredje dag placere aktivitetsmonitorer i SNAP'en for søvnmangel natten over.
BEMÆRK: Fluer vil udvise en robust søvn rebound over en række søvn gange8,32,37,38,men søvn skal være stabil for pålideligt at evaluere rebound søvn. Søvnen er stabil, når søvnforskellen mellem basisdage er ± 100 min. - Sørg for, at aktivitetsmonitorer er fastgjort med skærmholderstifter, skærmledninger tilsluttet og skærme, der er orienteret korrekt med enden med mad bagpå, og plastikbarrierer foran (Figur 1).
BEMÆRK: SNAP'en er designet, så cam'et roterer en gang hver 10 s (Figur 1). Plastindsatsen nulstiller rørene ved at skubbe rørene tilbage, når apparatet er i "op"-positionen. Nulstilling af rørene er vigtigt for at sikre, at alle rør har hele bevægelsesområdet i begyndelsen af hver cyklus. - Tag stikket ud af aktivitetsmonitorer, og tag skærme ud af SNAP'en med det samme efter lys efter søvnmangel natten over.
BEMÆRK: Det er afgørende, at søvnmangel ophører, og fluer placeres i bedring umiddelbart efter lys på efter 12 timers nattesøvn afsavn. Selv en 20-30 minutters forsinkelse med at placere fluer i genopretning kan forstyrre omfanget af rebound søvn. - Placer fluer i et optagekammer, hvor de vil være uforstyrret i to dage (48 timer) for at overvåge restitutionssøvn.
BEMÆRK: Hvis optagekammeret anvendes til andre forsøg, skal der udvises ekstra forsigtighed for at undgå at stimulere flyvende genvundender. - Beregn mængden af søvn tabt. For hver enkelt flue beregnes timeforskellen mellem søvn opnået under søvnmangel og den tilsvarende time under baseline; timeforskellene for at beregne den samlede tabte søvn.
- Beregn mængden af søvn, der er genoprettet. For hver enkelt flue beregnes timeforskellen mellem søvn opnået under genopretning og den tilsvarende time under baseline; timeforskellene for at beregne den samlede opnåede søvn.
BEMÆRK: Hvorvidt en flue rent faktisk er søvn berøvet er empirisk. Eksperimentatoren bør derfor undersøge procent søvn tabt. Hvis fluen ikke har mistet en tilstrækkelig mængde søvn, kan det udelukkes fra analysen. Selv om dette kan være nødvendigt for andre søvnmangel tilgange, det er sjældent, hvis nogensinde nødvendigt for SNAP. Mere almindeligt, søvn kan ikke være stabil i en given flyve forud for indledningen af søvnmangel. Hvis søvnen ikke er stabil, kan homøostase ikke beregnes. Vi accepterer en maksimal forskel på ± 100 min søvn beregnet før indledningen af søvnmangel som kandidater til optagelse. Lejlighedsvis fordeles en enkelt flues søvn ujævnt over 24 timer om dagen (f.eks. kan nogle personer få 60-70% af deres søvnkvote i løbet af dagen og dermed kun miste en lille del af deres 24 timers søvnkvote, når de fratages 12 timer om natten). Disse fluer kan evalueres separat. - Den gennemsnitlige procentdel af den genvundne søvn (i forhold til baseline) beregnes over 12 timer, 24 timer og 48 h af restitutionsperioden for hver genotype.
- Ud fra søvndata beregnes den gennemsnitlige og maksimale søvnlængde i dagtimerne på basislinjen og restitutionsdage for hver genotype.
BEMÆRK: Rebound søvn i fluer er kendetegnet ved øget søvnmængde og øget søvndybde i restitutionsdagene. Søvnkonsolidering bruges som mål for søvndybde. Ophidselse tærskler kan også bruges som et mål for søvndybde.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Canton S (Cs) blev brugt som en vild-type stamme. Fluer blev opretholdt på en 12 timers lys: 12 timer mørk tidsplan, og søvn berøvet i 12 timer natten over. Inspektion af søvnprofiler af Cs fluer på baseline dag (bs), søvnmangel dag (sd), og to restitutionsdage (rec1 og rec2) (Figur 2A) tyder på, at fluer var effektivt søvn berøvet i SNAP, og genvundet søvn i løbet af dagen i overensstemmelse med observerede rapporter i litteraturen4,5. Virkningen af SNAP i at holde fluer vågen ses også i den høje aktivitet (300-350 tæller / h) udstillet af fluer under søvnmangel (Figur 2B). Faktisk kan overvågning af aktivitetstællingerne af fluer under søvnmangel være et nyttigt barometer for effektiviteten af afsavnprotokollen og / eller et indirekte mål for søvndrev. Når søvnmangel er ineffektiv, er fluer ikke så aktive i perioden med afsavn. Fluer, der er under høj søvn drev hurtigt falder i søvn efter hver stimulus og ikke krydse røret så meget35. Både vinklen på tilt af apparatet, og hastigheden af faldet er afgørende for at sikre, at fluer effektivt holdes vågen uden at skade dem. Hvert laboratorium kan optimere vinklen og hastigheden ved at justere fjederen (Figur 1B) og/eller cam'ets størrelse og form (Figur 1C og Figur 1D, til højre).
For kvantitativt at vurdere effektiviteten af søvnmangel og nyttiggørelse blev søvn tabt under afsavn og derefter genvundet i restitutionsdagene beregnet for hver enkelt flue (Figur 2C). Det er vigtigt, at der ikke var nogen signifikant ændring i baseline søvn mellem afsavn dag og baseline dag (se 0-12 h i figur 2C),der angiver, at søvn er stabil i disse fluer. En stor forskel i søvn i denne 12 timers periode (f.eks. ± 100 min) tyder på, at søvnen ikke var stabil. SNAP effektivt berøvet fluer af >98% af deres nattesøvn. Fluer genvundet ~ 20% af deres søvn i de første 12 timer og ikke inddrive yderligere søvn i løbet af natten, som tidligere rapporteret. Men fluer begyndte at genvinde søvn den følgende dag, således at de genvundet ~ 36% af deres søvn over 48 h af inddrivelse (Figur 2D). 30 - 40% genvundet søvn over 48 timer er temmelig typisk for vilde fluer søvn berøvet ved hjælp af SNAP.
Sleep homøostase er karakteriseret både ved øget søvn varighed og af øget søvndybde i restitutionsperioden efter afsavn. Konsolidering af søvn i dagtimerne er almindeligt anvendt som en udlæsning af søvndybde. Søvnkonsolidering kan vurderes som den gennemsnitlige søvn bout varighed i løbet af hele dagen (Figur 2E). Men som søvntrykket spredes under opsving, den gennemsnitlige søvn bout varighed vil blive reduceret som dagen skrider frem. Det er derfor ofte nyttigt også at undersøge ændringer i den maksimale søvn bout varighed, som kan give en mere følsom metrik (Figur 2F).
| Metode til søvnmangel | Antal papirer i alt | % papirer/teknik | Gennemsnitlig gendannelse evalueret |
| SNAP | 52 | 37.14% | 33 ± 3 |
| Vortexer/Random Shaking | 49 | 35.00% | 18 ± 3 |
| Håndmangel | 9 | 6.43% | 36 ± 11 |
| Termogenetisk SD | 15 | 10.71% | 36 ± 12 |
| Uspecificeret | 15 | 10.71% | 29 ± 10 |
Tabel 1: Undersøgelse af forskellige metoder til søvnmangel, der anvendes i litteraturen. Kun 116/254 papirer brugte søvnmangel. Antallet af papirer ved hjælp af hver metode = "Total # af papirer". Den brøkdel af papirer ved hjælp af hver metode = "% papirer / teknik". Den gennemsnitlige restitutionstid evalueret for hver metode = "Avg recovery evalueret". SD - Søvnmangel. SNAP - Slumre, der ophæver apparatet
| Længden af SD | Undersøgelser i alt |
| < 6 timer | 12 |
| 6 timer | 23 |
| >6 h &< 12 timer | 17 |
| 12 timer | 69 |
| >12 h &<24 h | 7 |
| 24 timer | 19 |
| > 24 timer | 9 |
| Kronisk SD | 4 |
| Enhver SD | 160 |
Tabel 2. Længden af søvnmangel udført i forskellige undersøgelser. SD - Søvnmangel
Figur 1. Sleep Nullifying APparatus (SNAP). A) Forside af apparatet. SNAP'en kan rumme 8 aktivitetsmonitorer i to rækker. holderstifter holder skærmene på plads. Benene kan justeres for at hjælpe med at placere apparatet i den korrekte retning. B) Nærbillede af motoren og fjederen, der vugger apparatet frem og tilbage. Motoren drejer et cam, der vipper apparatet tilbage til "op" position og komprimerer fjederen. Frigivelse af fjederen fra kompression snaps apparatet tilbage til "ned" position. C) Venstre - Sidevisning af apparatet i "ned" position. Holderstifter holder fastholdelsesskærme; en skærmledningsstik sikrer, at skærmledningerne holdes på plads. Puder hjælper med at afbøde virkningen af apparatet, der klikker til 'ned'-positionen. Højre - Luk ud af cam. D) Venstre side af apparatet i "op"-position. Højre - Mod uret rotation af cam vipper apparatet i 'op' position. Klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 2. Eksperimentelle resultater. A) Sleep plots af Cs flyver for de fire dage af eksperimentet: baseline dag (bs), søvnmangel dag (sd), og to dage af inddrivelse (rec1 og rec2). B) Gennemsnitlig lokomotorisk aktivitet tæller af fluer på dagen for søvnmangel. Fluer blev søvn berøvet fra timer 12-24. C) Tidsforløb af søvnmangel og nyttiggørelse. Cs fluer blev søvn berøvet fra timer 12 - 24, og lov til at komme sig fra time 24 - 72. SNAP effektivt berøvet fluer af >98% søvn, som blev delvist genvundet over 48 timer (n = 12 fluer, Gentagne foranstaltninger ANOVA for tid, F [70,1470]= 12,97, p < 10-15). D) Procentdelen af søvnen er inddrevet over 48 timer. Fluer genvundet ~ 20% af deres søvn over 12 timer, og ~ 36% af deres søvn over 48 h. E) Søvn konsolidering for hver dag i eksperimentet målt ved gennemsnitlig søvn bout varighed i løbet af dagen. Søvn er mere konsolideret på den første restitutionsdag sammenlignet med baseline (p <0,05, t-test). F) Søvnkonsolidering for hver dag i eksperimentet målt ved maksimal søvn bout varighed i løbet af dagen. Søvn er mere konsolideret på den første restitutionsdag sammenlignet med baseline (p <0,05, t-test). Klik her for at se en større version af dette tal.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Søvn i Drosophila blev uafhængigt karakteriseret i 2000, af to grupper4,5. I disse banebrydende undersøgelser blev fluer berøvet søvn ved blid håndtering (dvs. håndmangel) og viste sig at udvise en robust homøostatisk reaktion på søvnmangel natten over. Det er vigtigt, at det med ethvert søvnmangeleksperiment er afgørende at kontrollere for potentielle forvirrende virkninger af den metode, der anvendes til at holde dyret vågent. Håndmangel undersøgelser sætte benchmark for undersøgelser af flyve homøostase som et minimalt forstyrrende middel til søvn fratage fluer. SNAP effektivt fratager fluer af søvn af >98% af nattesøvn, og vigtigere inducerer en søvn rebound sammenlignes med den, der opnås med håndmangel4,7.
Siden de grundlæggende undersøgelser, der definerer søvn i fluer, er der udviklet en række metoder til at evaluere søvn homøostase i fluer på en høj gennemløb måde7,9,39,40,41. Vi undersøgte ~ 250 papirer om søvn i fluer og fandt ~ 46% af disse offentliggjorte artikler rapporteret ved hjælp af søvnmangel til at evaluere søvn regulering eller funktion(tabel 1). En række forskellige metoder effektivt induceret en søvn rebound i fluer. Interessant, af de undersøgelser, der har evalueret søvn rebound, de protokoller, der anvendes til søvnmangel og søvn rebound afveg. Især varierede både varigheden af søvnmangel (tabel 2) og varigheden, for hvilken rebound blev evalueret (tabel 1), betydeligt, hvilket potentielt komplicerede sammenligninger af resultater opnået med forskellige protokoller. Søvn rebound i fluer er kendt for at vare i op til 48 timer efter søvnmangel5. Derfor mener vi, at en grundig beskrivelse af virkningerne af en given søvnmanipulation på homøostase bedst opnås, når homøostatisk rebound evalueres over en 48 timers restitutionsperiode.
Det er vigtigt at bemærke, at fratagelse af fluer af søvn i løbet af dagen ikke konsekvent øger søvndrev4. Derfor starter en 24 timers søvnmangel protokol ved lys-on og fortsætter indtil den næste dag ville ikke desuden forbedre inddrivelse søvn i forhold til en 12 timers søvnmangel protokol begynder ved lys-off. Faktisk kan den beregnede søvn rebound være lavere, da det vil omfatte ikke-homeostatically reguleret dagsøvn ud over nattesøvn. Observationen af, at søvnmangel i dagtimerne ikke fremkalder en homøostatisk rebound kan dog bruges til at kontrollere for potentielle forvirrende virkninger af metoden til søvnmangel. Således er fluer søvn berøvet natten over i SNAP sammenlignet med fluer, der modtager en sammenlignelig stimulus om dagen7.
Ud over at blive brugt til total søvnmangel, ved at ændre hyppigheden af stimulus, snap kan også bruges til kronisk begrænse og fragment søvn7,42, og dermed efterligne betingelser for kronisk søvntab hos mennesker. Yderligere, ved at levere stimuli i trin med stigende frekvens, kan SNAP også bruges til at måle ophidselse tærskler8. SNAP er således en letkøbt måde effektivt at fratage og begrænse søvn af fluer, evaluere den homøostatiske respons og måle andre søvnegenskaber.
SNAP kan passe ind i en standard laboratoriefluekuvøse, men vil helt sikkert forstyrre fluer i inkubatoren, der ikke er en del af eksperimentet. Heldigvis kan SNAP placeres på et isoleret sted for at sove fratage fluer uden at forstyrre andre igangværende eksperimenter. Da restitutionssøvn er skrøbelig, bør man sørge for, at restitutionssøvn finder sted på et roligt sted.
Som supplement til undersøgelser af søvnmangel er der udviklet genetiske og farmakologiske værktøjer til at forbedre søvnen i fluer8,43,44. Således vil evnen til let at modulere søvn tovejs tillad flyve søvn forskning til at fortsætte med at give dyb indsigt i søvn regulering og funktion.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne har intet at afsløre.
Acknowledgments
Dette arbejde blev støttet af NIH tilskud 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).
