動(dòng)物的行為決策是通過(guò)將內(nèi)部狀態(tài)(internal states)與外部刺激(external stimuli)和先前經(jīng)驗(yàn)(prior experience)相結(jié)合而形成的。對(duì)睡眠和食物的需求就是這樣兩種內(nèi)部狀態(tài),滿足這兩種平衡過(guò)程(homeostatic processes)對(duì)生存同樣重要。然而,睡眠和進(jìn)食也是相互排斥的:它們不能同時(shí)發(fā)生。因此,在具有挑戰(zhàn)性的環(huán)境條件下,需要優(yōu)先考慮相互排斥的行為,以最大限度地提高生存率。
在不同的動(dòng)物模型和人類身上,睡眠和進(jìn)食調(diào)節(jié)都得到了廣泛的研究。然而,它們之間如何相互交叉和影響仍不清楚。鑒于睡眠和新陳代謝失調(diào)患者人數(shù)的驚人增長(zhǎng),了解這兩個(gè)過(guò)程如何在神經(jīng)回路(neural circuits)和分子通路(molecular pathways)層面相互作用具有重要意義。
黑腹果蠅(Drosophila)一直是研究睡眠和進(jìn)食調(diào)節(jié)的關(guān)鍵模型系統(tǒng)。研究表明,果蠅的睡眠符合確定其他動(dòng)物睡眠的關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn),如提高喚醒閾值(increased arousal thresholds)和平衡調(diào)節(jié)(homeostatic regulation),因此果蠅是在神經(jīng)回路和分子通路水平上了解睡眠和攝食調(diào)節(jié)的一個(gè)很有前景的途徑。
用于果蠅運(yùn)動(dòng)/睡眠等行為研究常用的工具是美國(guó)TriKinetics公司的DAM2(Drosophila Activity Monitor)。DAM通過(guò)紅外線的阻斷來(lái)表征果蠅的運(yùn)動(dòng)等指標(biāo)。
雖然TriKinetics的DAM, LAM系統(tǒng)在果蠅行為學(xué)研究領(lǐng)域廣泛的應(yīng)用,但此系統(tǒng)也有一些固有的缺陷,比如空間和時(shí)間的分辨率,果蠅運(yùn)動(dòng)受限等。
因此,目前越來(lái)越多的實(shí)驗(yàn)室采用基于視頻的果蠅行為分析系統(tǒng)。視頻追蹤和記錄的方法,具有更高通量,更高分辨率,更高靈活性等優(yōu)勢(shì)。
此外,該系統(tǒng)可以同時(shí)記錄和表征果蠅的運(yùn)動(dòng),睡眠和攝食的行為。
參考文獻(xiàn):
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