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微流体设备会触发线虫的睡眠

这种新描述的行为是自发发生的,但是可以通过食物的可获得性,温度和腔室的大小来调节。

通常,秀丽隐杆线虫是在应对压力,或者长时间游动后会进入睡眠。而在最近的一项研究中,科学家观察到了另一个睡眠触发因素:被限制在微流控设备(Microfluidic Chambers)中。由于此类设备被广泛用于分析线虫的不同行为,因此作者警告道,睡眠诱导可能会干扰数据解释。

这一研究发现公布在116日的 Nature Communications杂志上。

甲线虫在微流体腔室睡着了。

图1.甲线虫在微流体腔室睡着了

在这一研究领域中,微流控设备已变得非常普遍,它们是精确环境控制和神经成像的宝贵工具。 。 。但是这项研究强调,利用这种研究工具,极大地影响着这些动物的生理和行为。加州州立大学的遗传学家Cheryl Van Buskirk(未参与该项研究)说。

在这项最新研究中,研究人员本来是对置于微流控设备中的线虫单个细胞进行电测量进行分析的,结果观察到了这种行为。他们注意到这些动物的肌肉细胞在一段时间内不会显示任何活动。但是,不运动并不总是等同于睡眠。

有特定的睡眠标准,所以我们实际上花了大量的时间来测试这些特定标准,文章作者,莱斯大学Daniel Gonzales说。

研究人员指出,与压力环境或间歇性游动引发的睡眠相比,在这些微流体装置中,动物何时入睡以及其睡眠时间的统计数据发生了巨大变化。例如,线虫被放入微流控设备中后7113分钟进入睡眠状态,而观察游泳引起的睡眠则需要78229分钟。

Van Buskirk说:微流体诱导的睡眠本身可能实际上并不是一种新型的睡眠,而是增强了动物向先前描述的某种睡眠状态过渡的易感性,因此,您可能会认为它可能增强睡眠而不是诱导睡眠。

研究小组还调查了哪些线索影响了微流控设备的睡眠。他们发现,例如,食物的获取很重要,随着线虫饱腹感的增加,总睡眠时间减少了。他们还测试了温度的作用,发现线虫在较温暖的房间里睡得更多,在有缺陷的AFD神经元(线虫的主要温度传感器)的突变体中这种作用减弱了。

我发现本文最有趣的方面是睡眠与温度之间的联系,研究表明,AFD神经元介导了这种作用,马普生物物理研究所线虫睡眠研究员Henrik Bringmann(未参与该项研究)说。

先前的研究表明,热应激(高于30°C)会诱发睡眠,但这项实验却有所不同,作者们在1825之间的温度下对动物进行了测试。和25°C典型的实验室条件相比,非热应激温度的变化会影响线虫的睡眠。

最后,研究人员通过修改微流体设备的大小来测试限制的作用。他们发现,在50µm宽的试验箱中,线虫的总睡眠比在500µm宽的试验箱中的睡眠增加了近四倍。

作者认为,研究微流体线虫行为的科学家需要以某种方式控制睡眠。了解导致室内睡眠的因素可以使研究人员更好地设计此类实验。

我认为(这项工作)对于该领域很重要,因为它再次强调了睡眠受许多外部线索的控制,这意味着我们必须非常仔细地设计实验并控制实验条件,以便获得可重复的结果Bringmann同意。

原文标题:

D.L. Gonzales et al., “A microfluidic-induced C. elegans sleep state,” Nature Communications, 10:5035, 2019.

英文介绍:

https://www.the-scientist.com/news-opinion/microfluidic-chambers-trigger-sleep-in-c--elegans--66754