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基于视频的果蝇行为学分析系统-睡眠(sleep)和摄食(feeding)行为

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动物的行为决策是通过将内部状态internal states与外部刺激external stimuli和先前经验prior experience相结合而形成的。对睡眠和食物的需求就是这样两种内部状态,满足这两种平衡过程homeostatic processes对生存同样重要。然而,睡眠和进食也是相互排斥的:它们不能同时发生。因此,在具有挑战性的环境条件下,需要优先考虑相互排斥的行为,以最大限度地提高生存率。

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在不同的动物模型和人类身上,睡眠和进食调节都得到了广泛的研究。然而,它们之间如何相互交叉和影响仍不清楚。鉴于睡眠和新陈代谢失调患者人数的惊人增长,了解这两个过程如何在神经回路(neural circuits)和分子通路(molecular pathways)层面相互作用具有重要意义。

 

黑腹果蝇(Drosophila)一直是研究睡眠和进食调节的关键模型系统。研究表明,果蝇的睡眠符合确定其他动物睡眠的关键标准,如提高唤醒阈值(increased arousal thresholds)和平衡调节(homeostatic regulation),因此果蝇是在神经回路和分子通路水平上了解睡眠和摄食调节的一个很有前景的途径。

 

用于果蝇运动/睡眠等行为研究常用的工具是美国TriKinetics公司的DAM2(Drosophila Activity Monitor)。DAM通过红外线的阻断来表征果蝇的运动等指标。

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虽然TriKinetics的DAM, LAM系统在果蝇行为学研究领域广泛的应用,但此系统也有一些固有的缺陷,比如空间和时间的分辨率,果蝇运动受限等。

因此,目前越来越多的实验室采用基于视频的果蝇行为分析系统。视频追踪和记录的方法,具有更高通量,更高分辨率,更高灵活性等优势。

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此外,该系统可以同时记录和表征果蝇的运动,睡眠和摄食的行为。

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参考文献:

Down-regulation of a cytokine secreted from peripheral fat bodies improves visual attention while reducing sleep in Drosophila

Deniz ErtekinI, Leonie Kirszenblat, Richard Faville, Bruno van Swinderen