摘要:睡眠是普遍存在的基本生命活动,受节律和稳态系统共同调控。果蝇具有睡眠样行为。通过睡眠剥夺系统,可以评估果蝇睡眠稳态系统的调控能力。本系统由睡眠检测板、人工气候箱、混合器、微型计算机和单片机控制器等构成。在检测果蝇睡眠的同时,利用混合器强大的震荡能力,对检测板中的果蝇施加机械振动,剥夺果蝇睡眠。混合器的时域参数,通过单片机和电磁继电器组合控制,在一定程度上实现了可编程与自动化控制。最后得到的睡眠检测数据,可利用专业软件进行分析。
关键词: 睡眠剥夺, 混合仪, 单片机
材料与试剂
- 果蝇饲养瓶 (19.5 cm2 × 10 cm无色玻璃)
- 果蝇睡眠检测用管 (12.5 mm2 × 6.5 cm无色玻璃)
- 烧杯
- 皮筋
- 玻璃培养皿 (或者塑料皿)
- 毛笔
- 带孔塑料塞 (或棉花塞)
- 果蝇,如:w1118 (FlyBase ID:FBst0005905)
- 红糖 (甘汁园纯正红糖)
- 丙酸 (国药,沪试,catalog number:81011918)
- 琼脂粉 (BIOSHARP JANPAN)
- 睡眠监测期间果蝇食物 (见溶液配方)
仪器设备
- 烘箱
- 光照培养箱 (55 cm × 55 cm × 150 cm,宁波海曙赛福科技有限公司)
- 体视显微镜 (Nikon SMZ745)
- CO2麻醉板 (Flystuff Flypad Frame,catalog number: 59-118)
- 果蝇行为监测系统 (DAM2 Trikinetics,Waltham,MA,USA)
- 多管漩涡混合器 (UMV-2,北京优晟联合科技有限公司,购于阿里巴巴平台)
- 单路继电器模块 (天猫商城,telesky旗舰店)
- 单片机控制四路继电器模块 (淘宝商城,海森豪电子网络营销部)
- 直流电源 (DC12V 10A,天猫商城,NVVV君临专卖店)
软件
- 数据收集软件DAMSystem
实验步骤
一、睡眠剥夺系统搭建
- 改装混合器
市场上购买的混合器,普遍具有较好的震荡效果,但是控制面板相对简单,无法实现时域或者频域控制。为解决这一问题,需要对混合器进行改装。
图1. 微动开关与Control lines
- 安放混合器
图2. 混合器放置图
- 单片机编程
由于作者知识结构限制,在此仅做简要介绍,请有兴趣的读者自行学习单片机的设计和使用原理。
图3所示的四路继电器单片机以及编码服务,购买于淘宝网店“海森豪电子网络营销部”,商品简要介绍见附录1,网址:
https://ly889.taobao.com/index.htm?spm=2013.1.w5002-4171188017.2.5613196bxiaUZi
大致流程如下:
- 单片机与继电器联合控制模块搭建
增加继电器模块,方便震动间隔和震动时间的调节。使用telesky品牌一路继电器模块 (图3B)。telesky继电器模块使用说明见附录2。
二、果蝇睡眠剥夺
- 准备待测果蝇
使用标准果蝇食物,在饲养瓶中饲养果蝇 (温度:25 °C,湿度:50%,光照:12 h光照/12 h黑暗);监测果蝇年龄应在3~8天。
- 准备监测用玻璃管
- 装配果蝇
- 果蝇睡眠剥夺
- 果蝇睡眠剥夺数据分析
DAMSystem生成的数据为txt格式文件,可以被多种分析软件读取。参见网址:www.trikinetics.com/或本书中“高通量分析果蝇睡眠的实验方法”。本章节作者使用Matlab和Excel宏命令处理,可以联系作者通讯地址获取。
溶液配方
- 睡眠监测期间果蝇食物
琼脂粉4.5 g
蔗糖15 g
丙酸1.85 ml
双蒸水300 ml
致谢
感谢天猫商城telesky旗舰店、淘宝商城海森豪电子网络营销部,他们同意无偿公开产品部分技术说明,方便读者使用与参考。感谢童华威师兄在系统建立之初给予的帮助和指导。感谢国家自然科学基金项目 (31471031) 的支持。
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