Лишение сна является мощным инструментом для исследования функции сна и регуляции. Мы описываем протокол лишения сна дрозофилы с помощью аппарата Sleep Nullifying и определения степени отскока сна, вызванного лишением.
Method Article
Лишение сна является мощным инструментом для исследования функции сна и регуляции. Мы описываем протокол лишения сна дрозофилы с помощью аппарата Sleep Nullifying и определения степени отскока сна, вызванного лишением.
Гомеостаз сна, увеличение сна, наблюдаемое после потери сна, является одним из определяющих критериев, используемых для идентификации сна во всем животном мире. Как следствие, лишение сна и ограничение сна являются мощными инструментами, которые обычно используются для понимания функции сна. Тем не менее, эксперименты с лишением сна по своей сути проблематичны в том, что сам стимул депривации может быть причиной наблюдаемых изменений в физиологии и поведении. Соответственно, успешные методы лишения сна должны держать животных в сознании и, в идеале, приводить к надежному восстановлению сна, не вызывая также большого количества непреднамеренных последствий. Здесь мы описываем технику лишения сна для Drosophila melanogaster. Аппарат аннулирования сна (SNAP) вводит стимул каждые 10 с, чтобы вызвать отрицательный геотаксис. Хотя стимул предсказуем, SNAP эффективно предотвращает >95% ночного сна даже у мух с высоким драйвом сна. Важно отметить, что последующая гомеостатическая реакция очень похожа на ту, которая достигается с помощью депривации рук. Время и интервал стимулов могут быть изменены, чтобы свести к минимуму потерю сна и, таким образом, изучить неспецифическое влияние стимула на физиологию и поведение. SNAP также может использоваться для ограничения сна и оценки порогов возбуждения. SNAP - это мощная техника нарушения сна, которая может быть использована для лучшего понимания функции сна.
Сон почти универсален у животных, но его функция остается неясной. Гомеостаз сна, компенсаторное увеличение сна после лишения сна, является определяющим свойством сна, которое было использовано для характеристики состояний сна у ряда животных1,2,3,4,5.
Сон у мухи имеет много общего со сном человека, в том числе сильную гомеостатическую реакцию на потерю сна4,5. Многочисленные исследования сна у мухи использовали лишение сна как для определения функции сна, изучая неблагоприятные последствия, возникающие при длительном пробуждении, так и для понимания регуляции сна путем определения нейробиологических механизмов, контролирующих гомеостатическую регуляцию сна. Таким образом, было показано, что лишенные сна мухи демонстрируют нарушения в обучении и памяти6,7,8,9,10,11,12,структурную пластичность13,14,15,зрительное внимание16,восстановление после повреждения нейронов17,18,брачное и агрессивное поведение19, 20,пролиферация клеток21и реакции на окислительный стресс22,23, чтобы назвать несколько. Кроме того, исследования нейробиологических механизмов, контролирующих отскок сна, дали критическое представление о нейронном механизме, который составляет гомеостат сна8,9,23,24,25,26,27,28,29 . Наконец, в дополнение к выявлению фундаментального понимания функции сна у здоровых животных, исследования депривации сна также дали представление о функции сна в больных состояниях30,31.
Хотя лишение сна, несомненно, является мощным инструментом, при любом эксперименте по лишению сна важно различать фенотипы, которые являются результатом длительного бодрствования, от тех, которые вызваны стимулом, используемым для бодрствования животного. Лишение сна путем лишения рук или мягкого обращения, как правило, рассматривается как установление стандарта для минимально разрушительного лишения сна. Здесь мы описываем протокол для мух, лишающих сна, с помощью аппарата sleep Nullifying Apparatus (SNAP). SNAP - это устройство, которое обеспечивает механический стимул для мух каждые 10 с, удерживая мух в сознании, вызывая отрицательный геотаксис(рисунок 1). SNAP эффективно лишает мух >98% ночного сна, даже у мух с высоким драйвом сна8,32. SNAP был откалиброван на чувствительных к удару мух, перемешивание мух в SNAP не вредит мухам; лишение сна с помощью SNAP вызывает отскок, сравнимый с полученным при лишении рук7. Таким образом, SNAP является надежным методом лишения сна мух, контролируя при этом эффекты возбуждающего стимула.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
1. Экспериментальная подготовка
2. Подготовка трубок для записи сна
ПРИМЕЧАНИЕ: Сон контролируется с помощью мониторов двигательной активности. Монитор может вместить 32 мухи, размещенные индивидуально в трубках диаметром 5 мм. Обычно генотипы анализируются в группах по 16 или 32 мухи.
3. Запись сна
4. Лишение сна и восстановление
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Кантон S (Cs) использовался как штамм дикого типа. Мухи поддерживались на 12-часовом освещении: 12-часовой темный график, и лишенные сна в течение 12 часов ночью. Проверка профилей сна мух Cs в базовый день (bs), день лишения сна (sd) и два дня восстановления (rec1 и rec2)(рисунок 2A)предполагает, что мухи были эффективно лишены сна в SNAP и восстановили сон в течение дня в соответствии с наблюдаемыми сообщениями в литературе4,
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Сон у дрозофилы был независимо охарактеризован в 2000 году двумягруппами4,5. В этих новаторских исследованиях мухи были лишены сна из-за мягкого обращения (то есть лишения рук) и показали, что они демонстрируют надежную гомеостатическую реакцию на ночное лишение сна. Важно отметить, что при любом эксперименте по лишению сна крайне важно контролировать потенциальные смешанные эффекты метода, используемого для того, чтобы животное бодрствовало. Исследовани...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Авторам нечего раскрывать.
Эта работа была поддержана грантами NIH 5R01NS051305-14 и 5R01NS076980-08 для PJS.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| <трубки для сильной>двигательной активности | |||
| Fisher Tissue Prep Wax | Thermo Fisher | 13404-122 | Воск, используемый для герметизации трубок |
| Стеклянные трубки | Wale Apparatus | 244050 | Мы режем 5 мм диаметром стекло Pyrex Трубки в трубы длиной 65 мм для записи сна. Предварительно нарезанные трубы Также можно приобрести. |
| Корм для мух Nutri Fly Bloomington Formulation | Genesee Scientific | 66-113 | Labs может использовать свой собственный рецепт корма для мух. Важно, чтобы сон регистрировался на той же пище, в которой выращивались мухи. |
| Вращающийся инструмент для резки стекла | Dremel Multi Pro | 395 | Используется для резки стеклянных трубок длиной 65 мм |
| Monitoring Sleep | |||
| DAM System и программное обеспечение DAMFileScan | Trikinetics | Программное обеспечение используется для сбора данных с мониторов DAM и сохранения полученных данных в соответствующем формате | |
| Компьютер сбора данных | Lenovo | Idea Centre AIO3 | Эквивалентный компьютер любого производителя может заменить |
| мониторы | активности дрозофилыTrikinetics | DAM2 | Эти мониторы используются для регистрации локомоторной активности мух |
| Монитор окружающей среды | Trikinetics | DEnM | Не является обязательным, но простым способом мониторинга условий окружающей среды в камере, где регистрируется сон |
| Контроллер света | Trikinetics | LC4 | Удобный способ управления временем включения и выключения SNAP |
| Блок интерфейса источника питания для DAM | Trikinetics | PSIU-9 | Требуется для компьютеров сбора данных для записи данных Trikinetics Locomotor Activity |
| activity Разъем RJ11 | 7001-64PC | Multicomp | DAM мониторы принимают разъемы RJ11 |
| Разветвители | Trikinetics | SPLT5 | Используется для подключения до 5 DAM мониторов |
| Телефонный кабель Провод | Radioshack | 278-367 | Телефонные кабели для сбора данных с DAM мониторов |
| Sleep Deprivation | |||
| Power Supply Блок | Gw INSTEK | GPS-30300 | Блок питания для аппарата SNAP |
| Sleep Nullifying Machine | Shop |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request Permission