우리는 비디오 콘텐츠에 대 한 Stanislav Lazopulo에 감사입니다.

1. 측정 비행 운동을 사용 하 여 초파리 활동 모니터 (댐) 참고: 자세한 내용은 참조 참조 5.
<ol><li>개별 준비 끝에 음식 튜브를 비행 하 고 다른 면. 음식 끝 음식을 밖으로 건조 하지 않도록 밀봉 되어야 한다.
	<ol><li>50 mL 비 커에 비행 식품의 5-6 g을 넣어. 그래서 그것이 그것을 녹기 쉽게 음식을 작은 조각으로 잘라</li>
		<li>32 연결 고무 밴드와 함께 개별 유리관.</li>
		<li>비 커에 음식을 열 전자 레인지 오븐에 10-15 미 중지는 전자 레인지에 대 한 모든 5에 의해 녹아 s 음식의 동등한 용융 되도록 비 커를 신중 하 게 흔들어.</li>
		<li>음식은 여전히 액체 음식 비 커에 준비 된 개별 튜브를 넣어. 그래서 그들은 동등 하 게 가득 튜브를 아래로 이동.</li>
		<li>허용 진정 하 고 약 1 헤에 대 한 강화 식품</li>
		<li>음식 고체 후 비 커에서 음식 튜브를 제거.</li>
		<li>왁 스를 사용 하 여 식품을 포함 하는 끝 인감. 첫째, 신중 하 게 깨끗 한 종이 타월을 사용 하 여 튜브 누른 다음 왁 스에 대 한 관. 시각적으로 인감의 품질을 확인 하 고 필요한 경우 반복 씰링 다시.</li>
		<li>목화와 함께 튜브의 다른 쪽 끝을 닫습니다; 면 공기 튜브에 잠겨 비행을 유지 하는 동안 통과를 허용 합니다.</li>
	</ol></li> <li>각 개별 튜브에 하나의 비행 하 고 댐에서 튜브를 배치.</li>
	<li>장소는 일정 한 온도 습도 유지 하는 인큐베이터에서 모니터링 합니다. 실험에 따라 달라 집니다, 적절 한 빛/어둠 상태를 다음과 같이 설정 합니다.
	<ol><li>명암 실험 모든 실험에 대 한 명암 주기에서 파리를 계속. 분석에서 측정의 첫 날을 사용 하지 마십시오.</li>
		<li>상수 어둠 실험, 먼저 유입 및 시계 동기화에 대 한 밝은/어두운 조건에서 이틀 동안 파리를 유지 하 고 다음 일정 어둠으로 전환. 분석에서 상수 어둠의 첫 번째 날부터 측정을 사용 하지 마십시오.</li>
	</ol></li> <li>분석에 사용할 수 있는 데이터의 적어도 4 개의 일 수집. 
	참고: 댐 시스템 모니터에서 모든 파리의 운동 기록으로 단일 파일을 출력 합니다.</li>
</ol> 2. 데이터 분석 <ol><li>분할 모니터 출력 파일을 여러 개의 단일 비행 활동 파일, 각 파일 단일 열 이어야 한다 &#39;.txt &#39; 파일 개별 비행 운동 측정.</li>
	<li>실행 &#39; ModelFitPS3.m &#39; Matlab 명령 창이 다음 입력된 매개 변수에서 함수: <ol><li>samplingrate에 대 한 데이터 샘플링 시간 간격을 초 단위로 설정. 예를 들어 활동은 매 순간, 측정 입력 60로 samplingrate.</li>
		<li>Bin_interval, 분을 더 나은 시각화를 위한 데이터를 범주화 됩니다; 권장된 빈 간격 20-30 분의 시간 간격 설정</li>
		<li>추세, 입력 &#34; 1 &#34; 데이터 기준선 추세를 표시 하는 경우와 &#34; 0 &#34; 그렇지 않으면; 추세 데이터 것입니다 수 detrended 먼저 두 번째 순서를 다항식 및 다음 데이터에서 빼서 의해.</li>
	</ol></li> <li>팝업 창에서 단일 비행 활동 파일 선택. 
	참고: 첫 번째 플롯은 데이터 파워 스펙트럼, 그리고 친숙 한 활동 플롯 하지. 그려진된 파워 스펙트럼에서 기본 기간 T 0 결정: circadian 피크에 마우스 왼쪽된 버튼으로 또는 두 번째 고조파 피크에서 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭 (주위에 T 0 / 2).</li>
	<li>열린된 데이터 플롯에 아침과 저녁 첨단 시각 잘 경우 확인 하십시오. 그렇지 않으면, 오른쪽 그래프에 아무 곳 이나 클릭 하 고 대화 상자에서 새로운 bin_interval 값을 입력 하 여 bin_interval 값을 변경 합니다. 프로그램은 간격의 새 값으로 데이터를 다시 그립니다. Bin_interval 값을 허용 하려면 왼쪽 아무 곳 이나 클릭 그래프.</li>
	<li>프로그램 데이터를 다시 그리기 고 표시 활동의 첫 번째 5 일 것입니다. 이 음모에는 첫 번째 피크 (가끔은 하나 또는 두 일을 생략 하는 데 필요한) 분석에 사용 될 클릭. 
	참고: 프로그램은 고른된 아침 피크에서 시작 하는 그래프에 다시 그립니다. 파란색과 빨간색 라인 표시 됩니다 E 피크와 다음 날 M 피크의 대략적인 위치 각각 2.4 단계에서 결정 하는 기간에 따라.</li>
	<li>같은 그래프에 모델 데이터의 예비 적합에 대 한 데이터를 선택 하십시오: 다음 사항을 클릭 (이 순서, 클릭 위치 하단에 빨간색 별 표시 됩니다 참고): (i) M의 상단 피크; (2) 월말 M 피크; (iii) 전자 피크;의 시작 (iv) 상단의 E 피크; (E 피크;의 끝 v) (vi) 다음 날의 피크는 상단의.</li>
	<li>참고 프로그램 지금 파워 스펙트럼을 선물 한다. 
	참고: x 축 지금 주파수에 주어진 다.
	<ol><li>파워 스펙트럼으로 열린된 창에서 선택 포인트 피팅 모델 파워 스펙트럼 분석 식을 위해 사용 될 것입니다. 2.4 단계에서 감지 기간 빨간 선으로 표시 됩니다. 피팅 포인트를 선택, 먼저 약에 비슷한 단계로 2.4 기본 기간을 결정 합니다. 피팅 포인트를 값 슬라이더를 미세 조정 기본 기간을 사용 하 여 다음 (빨간색 원 표시, 슬라이더를 이동한 후 표시 됩니다) 피크 값에 폐쇄 됩니다.</li>
	</ol></li> <li>시각적 피크 선택 후 클릭 &#34; 허용 &#34; 및 프로그램 모델 매개 변수를 계산 하는 분석 식으로 선택한 포인트 맞습니다.</li>
	<li>매개 변수 및 스펙트럼 적합된 오류 파일에 저장 되는 &#34; model_fit_parameters.txtŔ 프로그램 운전 데이터 및 그것의 파워 스펙트럼의 2 숫자 저장 또한 합니다.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Pittendrigh, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Circadian+systems:+general+perspective.">Circadian systems: general perspective.</a> Biological Rhythms. II, 57-80 (1981).</li><li>Zhang, E. E., Kay, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Clocks+not+winding+down:+unravelling+circadian+networks.">Clocks not winding down: unravelling circadian networks.</a> Nat Rev Mol Cell Biol. 11 (11), 764-776 (2010).</li><li>Tataroglu, O., Emery, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+molecular+ticks+of+the+Drosophila+circadian+clock.">The molecular ticks of the Drosophila circadian clock.</a> Curr Opin Insect Sci. 7, 51-57 (2015).</li><li>Plautz, J. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+analysis+of+Drosophila+period+gene+transcription+in+living+animals.">Quantitative analysis of Drosophila period gene transcription in living animals.</a> J Biol Rhythms. 12 (3), 204-217 (1997).</li><li>Chiu, J. C., Low, K. H., Pike, D. H., Yildirim, E., Edery, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assaying+locomotor+activity+to+study+circadian+rhythms+and+sleep+parameters+in+Drosophila.">Assaying locomotor activity to study circadian rhythms and sleep parameters in Drosophila.</a> J Vis Exp. (43), e2157 (2010).</li><li>Helfrich-F&#246;rster, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Differential+control+of+morning+and+evening+components+in+the+activity+rhythm+of+Drosophila+melanogaster--sex-specific+differences+suggest+a+different+quality+of+activity.">Differential control of morning and evening components in the activity rhythm of Drosophila melanogaster--sex-specific differences suggest a different quality of activity.</a> J Biol Rhythms. 15 (2), 135-154 (2000).</li><li>Dautzenberg, F. M., Neysari, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Irreversible+binding+kinetics+of+neuropeptide+Y+ligands+to+Y2+but+not+to+Y1+and+Y5+receptors.">Irreversible binding kinetics of neuropeptide Y ligands to Y2 but not to Y1 and Y5 receptors.</a> Pharmacology. 75 (1), 21-29 (2005).</li><li>Lazopulo, A., Syed, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+mathematical+model+provides+mechanistic+links+to+temporal+patterns+in+Drosophila+daily+activity.">A mathematical model provides mechanistic links to temporal patterns in Drosophila daily activity.</a> BMC Neuroscience. 17 (1), 14 (2016).</li><li>Donelson, N., Kim, E. Z., Slawson, J. B., Vecsey, C. G., Huber, R., Griffith, L. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-resolution+positional+tracking+for+long-term+analysis+of+Drosophila+sleep+and+locomotion+using+the+&amp;#34;tracker&amp;#34;+program.">High-resolution positional tracking for long-term analysis of Drosophila sleep and locomotion using the &amp;#34;tracker&amp;#34; program.</a> PloS ONE. 7 (5), e37250 (2012).</li><li>Schlichting, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Neural+Network+Underlying+Circadian+Entrainment+and+Photoperiodic+Adjustment+of+Sleep+and+Activity+in+Drosophila.">A Neural Network Underlying Circadian Entrainment and Photoperiodic Adjustment of Sleep and Activity in Drosophila.</a> J Neurosci. 36 (35), 9084-9096 (2016).</li><li>Guo, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Circadian+neuron+feedback+controls+the+Drosophila+sleep-activity+profile.">Circadian neuron feedback controls the Drosophila sleep-activity profile.</a> Nature. 536 (7616), 292-297 (2016).</li></ol>

저자는 공개 없다.

이 작품 플라이 운동 패턴의 양적 설명을 제공 하는 계산 도구를 사용 하 여에 대 한 지침을 제공 합니다. 도구로 구성 된 4 개의 지 수 모양 및 크기의 M과 E 봉우리를 함께 설명 하는 수학적 모델 운동 데이터를 맞는. 모델 매개 변수에 대 한 최종 값 피팅 파워 스펙트럼 데이터의 원시 데이터를 사용 하 여 데이터 binning 또는 필터링 매개 변수 값에 부과할 수 있다 artefactual 효과 피할 수에서 얻을 수 있습니다. 모델 매개 변수는 다음 추가 연구 비행 운동 및 활동 봉우리를 메커니즘을 사용할 수 있습니다.
피팅의 품질 두 가지 방법으로 평가할 수 있다: 맞는 파워 스펙트럼의 및 매개 변수 함께 계산 되는 피팅 오류 (잔차 제곱합)를 사용 하 여 시각적 관찰에 의해. 맞는 품질에 영향을 미치는 중요 한 요소 중 하나는 circadian 기간 T0 (프로토콜 단계 2.8)의 결심 이다. T0 의이 값이 파워 스펙트럼 및 모델 매개 변수에 봉우리의 추정을 영향을 줍니다. 맞는 품질에 영향을 미치는 또 다른 주요 단계 이후 TM (프로토콜 단계 2.7), 데이터의 예비 적합을 위한 출발점의 선택 이며 TE 값이이 선택을 통해 정의 됩니다. 사용자 정의 TM 및 TE활동의 다른 일을 선택 하 여 여러 맞춤된 결과 탐색할 수 있습니다.
우리의 모델은 활동의 2 개의 저명한 봉우리 잘 설명된 클록 제어 운전 행동을 흉내 낸에 초점. 이 행동은 관찰 모두 빛/어둠 속에서 지속적인 암흑 상태에서 접근을 이러한 두 가지 유형의 실험에 적용 시키는. 그러나, 모델은 고려 하지 계정 활동의 구동된 버스트 명암 실험에서 관찰 된 빛. 또 다른 한계는 모델 매개 변수 (프로토콜 단계 2.7-2.9) 사용자 입력을 요구의 추출에서 발생 합니다. 매개 변수 TM, TE및 T0 사용자 입력에서 가져온, 이후 각 비행 활동을 수동으로 분석 되어야 합니다. 또한, 개별 활동 보다는 인구 평균 기록, 평균 절차 숨깁니다 플라이 운동의 많은 중요 한 개인 차가 있기 때문에 메서드를 사용 하는 것이 좋습니다. 그것은 보일 수도 있지만, 파리의 많은 수를 위해 성가신 비행 활동을 개별적으로 분석 하 여, 사용자는 동물의 그룹 내에서 매개 변수 변이의 정도 대 한 유용한 통계 정보를 가져옵니다. 이러한 혜택을 간과, 생성 하 인구 평균 비행 운동 고 평균 매개 변수 값을 가져올 그것을 분석 하는 것은 가능 하다.
이 작품에 사용 되는 모델은 우리의 이전 연구8에서 파형의 향상 된 버전입니다. 이전 모델과 달리 그것이 각각 HM 과 HE, M과 E 피크 높이 대 한 별도 매개 변수 다. 새로운 모델 예상 대로 때문에 아침과 저녁 첨단 일반적으로 서로 다른 높이 비행 활동 데이터와 더 나은 계약을 보여 줍니다.
이 분석 적외선 빔 기술을 측정 하는 운동 비행 제한 되지 않습니다. 비디오 추적 같은 다른 방법 M과 E 봉우리 상승 및 부패9의 지 역학을 보여주는 비행 매일 활동의 유사한 패턴을 생성 합니다. 여기서 설명 하는 도구 뿐만 아니라 이러한 대체 데이터 집합을 쉽게 적용할 수 있습니다.
여기서 설명 하는 방법 행동 출력 연결의 목표와 플라이 운동 녹음 단정 규제 하는 근본적인 메커니즘을 매일 행동을 조종 하 고 모달 활동 패턴을 제어. 와 여러 최근 연구 목적 식별 뉴런을 기판에서 그 모양이 M E 활동 봉우리10,11. 조사는 특정 신경 그룹의 활동을 조작 하 고 높이 E 피크의 위상 변화를 관찰 하 여 저녁 피크의 형성에 있는 그들의 역할을 분석. 우리의 모델에서 매개 변수 HE TE E 피크의 높이 피크 폭을 제공 하 고 매개 변수 b응급실 및 b에드 설명 피크 모양 결정 합니다. 참조8에 명시 된 생 화 확 적인 맥락에서 HE 나타낼 수 있습니다 NPF 및 ITP, neuropeptides의 수준 측정 b응급실 및 b에드 그들의 릴리스 및 저하의 속도 나타냅니다 수 있습니다. 함께, 이러한 매개 변수 수 미래에 더 나은 비행 동작 neuromodulatory 비행 운전 리듬에 모달 패턴에 대 한 통합된 설명으로 신호 연결을 연구 활용.

Circadian clock은 약 24 시간 동안 함께 내 생 생화학 발진기와 동물에 거의 유비 쿼터 스 이며 식물1,2. 시계는 생명체의 내부 프로세스와 외부 빛 어두운 주기에 동작을 동기화 하는 데 도움이 됩니다. Circadian clock의 유전자 구조는 1960 년대부터 널리 공부 하고있다 D. melanogaster과일 파리를 사용 하 여. 이 곤충에 circadian 시계의 핵심 구성 4 개의 단백질: 기간, 영원한, 클록 및 주기. 다른 분자와 함께 이러한 핵심 구성 요소는 생산 하는 시계 유전자3,4의 거의 정현파 진동 피드백 루프를 형성 합니다. 파리에서 circadian 시계 널리 비행 활동 개별 튜브5의 중간 건너 단일 적외선 빔으로 탐지 되는 기간 운전 녹음을 사용 하 여 공부 된다. 일반 비행 녹화는 두 잘 구별할 수 봉우리와 복잡 한 모달 패턴: 밤의 끝에서 시작 되 고 최대 조명 설정; 때 아침 피크 (M) 그리고 하루의 끝에서 시작 되 고 최대6해제 조명 저녁 피크 (E). 흥미롭게도, 이러한 행동 기록의 모양 관찰된 시간적 패턴에 기여 하는 추가 메커니즘의 동작을 제안, 분자 수준에서 관찰 하는 간단한 정현파 진동에서 매우 다르다. 이러한 숨겨진된 메커니즘을 더 잘 이해 하기 우리는 시간적 패턴의 양적 설명을 제공 하는 전산 도구를 개발 했습니다.
우리의 작품에서는, 운동 리듬 비행 활동 패턴을 모방 하는 파형 정의 됩니다. 간단한 사인파 활동에서 관찰 된 리듬 변화를 모델링 하는 데 사용할 수 없습니다, 이후 다양 한 신호 형태를 선택 하는 간단한 녹음에서 모든 돌출 하는 특징을 테스트 했습니다. 과일 파리 circadian 행동 자주 활성화 및 비활성화7의 지 수 패턴을가지고 시계 뉴런의 활동에 의해 제어 됩니다. 지 역학 및 데이터의 시각적 분석 동기 지 수 조건 9 개의 독립적인 매개 변수 4 개 지 수 구성 하 고 밀접 하 게 닮은 비행 활동 패턴8모델을 구축 하. 운전 데이터, 우리는 또한 그것의 파워 스펙트럼 분석. 전형적인 비행 활동 스펙트럼 고조파 T0/2, T0/3, 등, circadian 기간 T0에서 예상된 기본 피크 이외에 여러 봉우리를 보여줍니다. 푸리에 정리에 따라 순수 사인파만 더 복잡 한 파형의 기본 기간 (그림 1) 고조파에 여러 스펙트럼 봉우리를 표시 하는 동안 전력 스펙트럼에 단일 피크를 생성 합니다. 따라서, 비행 활동8비 정현파 시간적 패턴을 감안할 때, 데이터의 다중 피크 파워 스펙트럼은 수학적와 진동의 여러 시기의 존재를 반드시 의미 하지는 않습니다. 중요 한 것은, 제안된 모델 파형의 파워 스펙트럼 또한 기본 기간, 따라서 강조는 우리의 모델 데이터에 설명 비행 시간에서 및 주파수에 높은 충실도 비행 운전 기록에 유사한의 모든 고조파에 봉우리를 보여줍니다.
시간 해상도 몇 분 또는 그 이하의 비행 활동에서 데이터 시끄러운, 어려운 원시 데이터에서 직접 매개 변수를 추출 하 고 나타납니다. 더 긴 시간 간격으로 데이터를 범주화 잡음 레벨을 줄일 수 있습니다 하지만, 모델 매개 변수 추정에 영향을 미칠 수 있는 방식으로 데이터를 변경할 수 있습니다. 우리 따라서 매개 변수에서에서 얻을 녹음의 파워 스펙트럼 분석 식을 사용 하 여 모델 기능8 (참조 추가 파일 1 참조8)의 푸리에 변환에서 계산 예상된 전력 스펙트럼에 대 한. 전력 스펙트럼에서 매개 변수를 얻는이 방법은 binning 또는 원시 활동 데이터의 필터링 등의 추가 조작 없이 정확한 매개 변수 값을 생성 합니다. 수학 세부 모델 및 야생 형 및 돌연변이 데이터 응용 프로그램의 참조8에 설명 되어 있습니다. 프로토콜 여기 계산 도구를 사용 하 여 단계별 지침에 초점을 맞추고 여.

<table><tbody><tr><td>Drosophila Activity Monitor</td><td>TriKinetics</td><td>DAM2, DAM5</td><td>Measures fly locootion using single infrared beam</td></tr><tr><td>MatLab</td><td>Mathworks</td><td></td><td>Computing environment and programming language, MatLab should include Optimization and Symbolic Math toolboxes</td></tr><tr><td>Drosophila melanogaster&amp;nbsp;</td><td></td><td>per[S], per[L], iso31(wild type)</td><td>Our analysis can be performed with fly mutants of any circadian period</td></tr></tbody></table>

a computational method to quantify fly circadian activity

대부분의 동물 및 식물에서 circadian 시계 행동 및 분자 프로세스를 조정 하 고 매일 빛 어두운 주기에 그들을 동기화. 이 임시 컨트롤의 기반이 되는 기본 메커니즘은 널리 초파리 melanogaster 과일 파리를 사용 하 여 모델 생물. 로 공부 파리, 시계는 일반적으로 기간 운전 기록 분석 하 여 공부 했다. 이런 녹화 프로그램 활동의 두 개의 봉우리와 복잡 한 모달 패턴: 새벽, 주위에 일어나 아침 피크와 황혼 주위에 일어나는 저녁 피크. 매우 다른 정현파 진동 파형 관찰 시계 유전자, 시계 뿐만 아니라 메커니즘 행동 데이터의 관찰 된 패턴 제작에 깊은 영향을 미칠 제안에 함께이 두 봉우리 형태. 여기 우리는 비행 활동에서 시간적 패턴을 수학적으로 설명 하 최근에 개발 된 계산 메서드를 사용 하 여 지침을 제공 합니다. 방법 4 지 수 기간 및 완전 형태와 아침의 크기와 활동의 저녁 봉우리를 설명 하는 9 개의 독립적인 매개 변수 구성 된 모델 파형으로 활동 데이터 맞는. 추출 된 매개 변수는 일반적으로 관찰 된 모달 활동 패턴 비행 운전 리듬에 기초 하는 기판의 운동 메커니즘을 명료 하 게 도울 수 있다.

여기에 제시 된 방법 비행 운동 패턴에 주요 특징의 정량화를 허용 한다. 정량화 피팅 모델 4 지 수 기간의 구성 된 활동 데이터에 의해 이루어집니다.
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/55977/55977eq1.jpg">
모델 활동 패턴을 설명 하는 9 개의 독립적인 매개 변수가 있다. 매개 변수 bMD,b씨,bED,및 b응급실 저녁 감퇴 (ED), 그리고 저녁 상승 (응급실), 각각 아침 감퇴 (MD), 아침 상승 (MR)의 속도 정의 합니다. Circadian 기간을 정의 하는 매개 변수 T0 , TM 및 TE M 및 E 봉우리의 폭을 정의 하 고 HM 과 HE M과 E 봉우리의 높이 정의 합니다.
매개 변수 값 몇 단계 (그림 2)에 필터링 되지 않은 데이터에서 얻을 수 있습니다. 첫째, circadian 기간 활동 전력 스펙트럼 (프로토콜 단계 2.4)에서 결정 됩니다. 다음, 예비 매개 변수 값은 f (t) (프로토콜 단계 2.5-2.6)와 피팅 하 여 녹음 하는 운동에서 추출 됩니다. 이 값 데이터 파워 스펙트럼 분석 식 복용 f (t)의 푸리에 변환 하 여8 (추가 파일 1 참조8)에서 파생 된 피팅 위해 초기 추측 역할:
<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/55977/55977eq2.jpg">
여기서 Tn T0/n =, n = 1,2,3... T0 은 circadian 기간 (프로토콜 단계 2.7-2.8). 스펙트럼 적합을 사용 하 여 모델 매개 변수 없이 필터링 또는 binning 플라이 운동에서 추출 됩니다. 파워 스펙트럼의 피팅 모델 매개 변수 f (t), 즉, 플라이 운동 리듬의 모델의 최종 형태를 구성 하는 데 사용 되는 최종 값을 생성 합니다.
모델 b 매개 변수 수 음수 또는 양수는 해당 지 수의 곡률을 반영. 지 수는 볼록 하 고 부정적인 지 수는 오목, 매개 변수 b씨 및 b드 는 긍정적인 지 수 오목 부정적인 때 때 때 때 bMD 및 b응급실 매개 변수는 양수는 지 수는 볼록. 일반적으로 M 피크를 설명 하는 지 수에 대 한 b 매개 변수에서 증가 나타냅니다 느린 상승 또는, 하 고 E 피크를 설명 하는 지 수에 대 한 매개 변수 b에에서 증가 나타냅니다 빠른 상승 또는 키를 누릅니다.
그림 3 이 알고리즘에 의해 얻은 맞는의 예를 보여줍니다. T0 에서 T0/10 T0/2 고조파에 스펙트럼 봉우리 장착 (그림 3A). 일반적으로 다른 고조파 0.05의 의미 수준 보다 낮은 높이 있고 따라서 분석에 사용 되지. 스펙트럼 적합에서 가져오는 매개 변수는 플라이 운동 (그림 3B, 레드)에 대 한 모델을 구성 하는 데 사용 됩니다. 방법은 야생 타입 파리 (그림 3, 최고 패널) 및 변경 기간 길이 (그림 3, 중, 하단 패널) circadian 돌연변이. 추가 예제와 모델과 기본 생물학 사이 연결, Lazopulo 외를 참조 하십시오. 8 결과 피팅 절차를 다음 순서에 따라 파일에 저장 됩니다: bMD,b씨,b응급실,bED, T0, TM/T0, TE /T0, HM, HE (표 1). 또한 프로그램 스펙트럼 적합, 데이터 파워 스펙트럼의 최대의 광장으로 정규화 잔류물 (잔차 제곱합)의 제곱의 합으로 계산 된 ' Err'의 피팅 오류 출력 파일에 저장 합니다.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55977/55977fig1.jpg"> 
그림 1 . 다른 파형의 스펙트럼 전력. 푸리에 정리에 따르면 사인파만 더 복잡 한 파형, 사각형 또는 톱니 파, 같은 표시 기본 기간의 고조파에 추가 봉우리 파워 스펙트럼에서 단일 피크를 보여줍니다. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55977/55977fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55977/55977fig2.jpg"> 
그림 2 . 매개 변수 추출 알고리즘의 도식 대표. 마지막 매개 변수 값 피팅 파워 스펙트럼에서 얻을 수 있습니다. 피팅 절차 시작 값에 민감한 될 수 있습니다, 이후 알고리즘 예비 값 운동 데이터에서 계산을 사용 하 고 파워 스펙트럼을 사용 하 여 업데이트 합니다. 마지막 매개 변수 값은 데이터를 가장 잘 설명 하는 f (t)를 생성 하는 데 사용 됩니다. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55977/55977fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55977/55977fig3.jpg"> 
그림 3 . 수량화 방법의 대표적인 결과 비행 모델 파형을 사용 하 여 운동. (A) 매개 변수는 모델의 피팅 파워 스펙트럼의 처음 10 개의 봉우리에서 추출 됩니다. (B) 획득 매개 변수는 활동의 모델을 구성 하는 데 사용 됩니다. 메서드는 야생 타입 파리 (상단 패널) 또는 짧은 (중간 패널)와 긴 (하단 패널) circadian 리듬 돌연변이에 적용할 수 있습니다. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55977/55977fig3large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>유전자 형 비행</td>
			<td>bMD (1/min)</td>
			<td>b씨 (1/min)</td>
			<td>b드 (1/min)</td>
			<td>b응급실 (1/min)</td>
			<td>T0 (최소)</td>
			<td>TM/T0</td>
			<td>TE/T0</td>
			<td>HM</td>
			<td>HE</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>야생 타입</td>
			<td>0.0094</td>
			<td>0.2077</td>
			<td>-0.0383</td>
			<td>0.0606</td>
			<td>1438</td>
			<td>0.1528</td>
			<td>0.0833</td>
			<td>5.2238</td>
			<td>8.7185</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>짧은 circadian 돌연변이</td>
			<td>0.015</td>
			<td></td></tr></tbody></table>> 0.0086
			<td>0.5353</td>
			<td>0.0227</td>
			<td>1130</td>
			<td>0.1404</td>
			<td>0.2632</td>
			<td>6.5481</td>
			<td>7.3757</td>
		
		<tr>
			<td>긴 circadian 돌연변이</td>
			<td>0.0069</td>
			<td>0.0151</td>
			<td>0.1035</td>
			<td>0.9238</td>
			<td>1701</td>
			<td>0.2299</td>
			<td>0.2644</td>
			<td>7.2541</td>
			<td>3.415</td>
		</tr>
	

표 1입니다. 그림 3에 표시 된 전력 스펙트럼 피팅에서 추출 매개 변수의 예입니다. 테이블에 표시 된 대로 프로그램 "model_parameters.txt" 파일을 최종 매개 변수 값을 출력.

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A Computational Method to Quantify Fly Circadian Activity

비행 Circadian 활동 척도를 계산 방법

비행 circadian 운전 리듬에서 본 주요 임시 기능을 계량 하는 방법을 제시 합니다. 정량화 피팅 멀티 파라메트릭 모델 파형으로 비행 활동 함으로써 이루어집니다. 모델 매개 변수 형태와 아침의 크기와 일상 활동의 저녁 봉우리를 설명합니다.

In most animals and plants, circadian clocks orchestrate behavioral and molecular processes and synchronize them to the daily light-dark cycle. ...

a-computational-method-to-quantify-fly-circadian-activity

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Behavior

5.9K 조회수.  University of Miami. 비행 circadian 운전 리듬에서 본 주요 임시 기능을 계량 하는 방법을 제시 합니다. 정량화 피팅 멀티 파라메트릭 모델 파형으로 비행 활동 함으로써 이루어집니다. 모델 매개 변수 형태와 아침의 크기와 일상 활동의 저녁 봉우리를 설명합니다.

비디오: A Computational Method to Quantify Fly Circadian Activity

Assaying Locomotor Activity to Study Circadian Rhythms and Sleep Parameters in Drosophila

Most life forms exhibit daily rhythms in cellular, physiological and behavioral phenomena that are driven by endogenous circadian (&equiv;24 hr) pacemakers or clocks. Malfunctions in the human circadian system are associated with numerous diseases or disorders. Much progress towards our understanding of the mechanisms underlying circadian rhythms has emerged from genetic screens whereby an easily measured behavioral rhythm is used as a read-out of clock function. Studies using Drosophila have made seminal contributions to our understanding of the cellular and biochemical bases underlying circadian rhythms. The standard circadian behavioral read-out measured in Drosophila is locomotor activity. In general, the monitoring system involves specially designed devices that can measure the locomotor movement of Drosophila. These devices are housed in environmentally controlled incubators located in a darkroom and are based on using the interruption of a beam of infrared light to record the locomotor activity of individual flies contained inside small tubes. When measured over many days, Drosophila exhibit daily cycles of activity and inactivity, a behavioral rhythm that is governed by the animal's endogenous circadian system. The overall procedure has been simplified with the advent of commercially available locomotor activity monitoring devices and the development of software programs for data analysis. We use the system from Trikinetics Inc., which is the procedure described here and is currently the most popular system used worldwide. More recently, the same monitoring devices have been used to study sleep behavior in Drosophila. Because the daily wake-sleep cycles of many flies can be measured simultaneously and only 1 to 2 weeks worth of continuous locomotor activity data is usually sufficient, this system is ideal for large-scale screens to identify Drosophila manifesting altered circadian or sleep properties.

Assaying Locomotor Activity to Study Circadian Rhythms and Sleep Parameters in Drosophila

We describe procedures for recording daily locomotor activity rhythms of Drosophila and subsequent data analysis. Locomotor activity rhythms are a reliable behavioral output of animal circadian clocks and are used as the standard readout of clock function when studying circadian mutants or examining how the environment regulates the circadian system.

Circadian 리듬을 연구 및 매개 변수 잠을 전위의 활동 시금 Drosophila</em

Most life forms exhibit daily rhythms in cellular, physiological and behavioral phenomena that are driven by endogenous circadian (&equiv;24 hr) ...

연구

신경과학

Measuring Circadian and Acute Light Responses in Mice using Wheel Running Activity

Circadian rhythms are physiological functions that cycle over a period of approximately 24 hours (circadian- circa: approximate and diem: day)1, 2. They are responsible for timing our sleep/wake cycles and hormone secretion. Since this timing is not precisely 24-hours, it is synchronized to the solar day by light input. This is accomplished via photic input from the retina to the suprachiasmatic nucleus (SCN) which serves as the master pacemaker synchronizing peripheral clocks in other regions of the brain and peripheral tissues to the environmental light dark cycle3-7. The alignment of rhythms to this environmental light dark cycle organizes particular physiological events to the correct temporal niche, which is crucial for survival8. For example, mice sleep during the day and are active at night. This ability to consolidate activity to either the light or dark portion of the day is referred to as circadian photoentrainment and requires light input to the circadian clock9. Activity of mice at night is robust particularly in the presence of a running wheel. Measuring this behavior is a minimally invasive method that can be used to evaluate the functionality of the circadian system as well as light input to this system. Methods that will covered here are used to examine the circadian clock, light input to this system, as well as the direct influence of light on wheel running behavior.

This article will review methods that can be used to determine circadian function and light responsiveness in mice.

휠 실행 활동을 사용하여 마우스의 Circadian 및 급성 라이트 응답 측정

Circadian rhythms are physiological functions that cycle over a period of approximately 24 hours (circadian- circa: approximate and diem: day)1, 2.  They ...

Quantitative Measurement of the Immune Response and Sleep in Drosophila

A complex interaction between the immune response and host behavior has been described in a wide range of species. Excess sleep, in particular, is known to occur as a response to infection in mammals 1 and has also recently been described in Drosophila melanogaster2. It is generally accepted that sleep is beneficial to the host during an infection and that it is important for the maintenance of a robust immune system3,4. However, experimental evidence that supports this hypothesis is limited4, and the function of excess sleep during an immune response remains unclear. We have used a multidisciplinary approach to address this complex problem, and have conducted studies in the simple genetic model system, the fruitfly Drosophila melanogaster. We use a standard assay for measuring locomotor behavior and sleep in flies, and demonstrate how this assay is used to measure behavior in flies infected with a pathogenic strain of bacteria. This assay is also useful for monitoring the duration of survival in individual flies during an infection. Additional measures of immune function include the ability of flies to clear an infection and the activation of NF&kappa;B, a key transcription factor that is central to the innate immune response in Drosophila. Both survival outcome and bacterial clearance during infection together are indicators of resistance and tolerance to infection. Resistance refers to the ability of flies to clear an infection, while tolerance is defined as the ability of the host to limit damage from an infection and thereby survive despite high levels of pathogen within the system5. Real-time monitoring of NF&kappa;B activity during infection provides insight into a molecular mechanism of survival during infection. The use of Drosophila in these straightforward assays facilitates the genetic and molecular analyses of sleep and the immune response and how these two complex systems are reciprocally influenced.

Quantitative Measurement of the Immune Response and Sleep in Drosophila

To understand a link between the immune response and behavior, we describe a method to measure locomotor behavior in Drosophila during bacterial infection as well as the ability of flies to mount an immune response by monitoring survival, bacterial load, and real-time activity of a key regulator of innate immunity, NF&kappa;B.

면역 반응과 수면에서의 양적 측정<em&gt; Drosophila</em

A complex interaction between the immune response and  host behavior has been described in a wide range of species. Excess sleep, in  particular, is known ...

면역학 및 감염병학

Determination of the Spontaneous Locomotor Activity in Drosophila melanogaster

Drosophila melanogaster has been used as an excellent model organism to study environmental and genetic manipulations that affect behavior. One such behavior is spontaneous locomotor activity. Here we describe our protocol that utilizes Drosophila population monitors and a tracking system that allows continuous monitoring of the spontaneous locomotor activity of flies for several days at a time. This method is simple, reliable, and objective and can be used to examine the effects of aging, sex, changes in caloric content of food, addition of drugs, or genetic manipulations that mimic human diseases.

Determination of the Spontaneous Locomotor Activity in Drosophila melanogaster

Drosophila melanogaster are useful in studying genetic or environmental manipulations that affect behaviors such as spontaneous locomotor activity.&#160; Here we describe a protocol that utilizes monitors with infrared beams and data analysis software to quantify spontaneous locomotor activity.&#160;

의 자발적인 운동 활성의 결정<em&gt; 초파리</em

Drosophila melanogaster has been used as an excellent model organism to study environmental and genetic manipulations that affect behavior. One such ...

A Low-cost Method for Analyzing Seizure-like Activity and Movement in Drosophila

Video tracking systems have been used widely to analyze Drosophila melanogaster movement and detect various abnormalities in locomotive behavior. While these systems can provide a wealth of behavioral information, the cost and complexity of these systems can be prohibitive for many labs. We have developed a low-cost assay for measuring locomotive behavior and seizure movement in D. melanogaster. The system uses a web-cam to capture images that can be processed using a combination of inexpensive and free software to track the distance moved, the average velocity of movement and the duration of movement during a specified time-span. To demonstrate the utility of this system, we examined a group of D. melanogaster mutants, the Bang-sensitive (BS) paralytics, which are 3-10 times more susceptible to seizure-like activity (SLA) than wild type flies. Using this novel system, we were able to detect that the BS mutant bang senseless (bss) exhibits lower levels of exploratory locomotion in a novel environment than wild type flies. In addition, the system was used to identify that the drug metformin, which is commonly used to treat type II diabetes, reduces the intensity of SLA in the BS mutants.

A Low-cost Method for Analyzing Seizure-like Activity and Movement in Drosophila

Using a webcam and a combination of free and inexpensive software programs, locomotive patterns in Drosophila melanogaster can be analyzed to detect differences in the speed, distance, and time of various motor activities.

발작과 같은 활동을 분석하고 운동을위한 저가의 방법<em&gt; 초파리</em

Video tracking systems have been used widely to analyze Drosophila melanogaster movement and detect various abnormalities in locomotive behavior. While ...

Single-cell Resolution Fluorescence Live Imaging of Drosophila Circadian Clocks in Larval Brain Culture

The circadian pacemaker circuit orchestrates rhythmic behavioral and physiological outputs coordinated with environmental cues, such as day/night cycles. The molecular clock within each pacemaker neuron generates circadian rhythms in gene expression, which underlie the rhythmic neuronal functions essential to the operation of the circuit. Investigation of the properties of the individual molecular oscillators in different subclasses of pacemaker neurons and their interaction with neuronal signaling yields a better understanding of the circadian pacemaker circuit. Here, we present a time-lapse fluorescent microscopy approach developed to monitor the molecular clockwork in clock neurons of cultured Drosophila larval brain. This method allows the multi-day recording of the rhythms of genetically encoded fluorescent circadian reporters at single-cell resolution. This setup can be combined with pharmacological manipulations to closely analyze real-time response of the molecular clock to various compounds. Beyond circadian rhythms, this multipurpose method in combination with powerful Drosophila genetic techniques offers the possibility to study diverse neuronal or molecular processes in live brain tissue.

Single-cell Resolution Fluorescence Live Imaging of Drosophila Circadian Clocks in Larval Brain Culture

The goal of this protocol is to establish ex vivo Drosophila larval brain culture optimized to monitor circadian molecular rhythms with long-term fluorescence time-lapse imaging. The application of this method to pharmacological assays is also discussed.

단일 셀 해상도 형광 애벌레 뇌 문화에 살고 있는 초파리 Circadian Clock의 이미징

The circadian pacemaker circuit orchestrates rhythmic behavioral and physiological outputs coordinated with environmental cues, such as day/night cycles. ...

The Sleep Nullifying Apparatus: A Highly Efficient Method of Sleep Depriving Drosophila

Sleep homeostasis, the increase in sleep observed following sleep loss, is one of the defining criteria used to identify sleep throughout the animal kingdom. As a consequence, sleep deprivation and sleep restriction are powerful tools that are commonly used to provide insight into sleep function. Nonetheless, sleep deprivation experiments are inherently problematic in that the deprivation stimulus itself may be the cause of observed changes in physiology and behavior. Accordingly, successful sleep deprivation techniques should keep animals awake and, ideally, result in a robust sleep rebound without also inducing a large number of unintended consequences. Here, we describe a sleep deprivation technique for Drosophila melanogaster. The Sleep Nullifying Apparatus (SNAP) administers a stimulus every 10s to induce negative geotaxis. Although the stimulus is predictable, the SNAP effectively prevents &#62;95% of nighttime sleep even in flies with high sleep drive. Importantly, the subsequent homeostatic response is very similar to that achieved using hand-deprivation. The timing and spacing of the stimuli can be modified to minimize sleep loss and thus examine non-specific effects of the stimulus on physiology and behavior. The SNAP can also be used for sleep restriction and to assess arousal thresholds. The SNAP is a powerful sleep disruption technique that can be used to better understand sleep function.

The Sleep Nullifying Apparatus: A Highly Efficient Method of Sleep Depriving Drosophila

Sleep deprivation is a powerful tool to investigate sleep function and regulation. We describe a protocol to sleep deprive Drosophila using the Sleep Nullifying Apparatus, and to determine the extent of rebound sleep induced by deprivation.

수면 무효화 장치: 수 면 박탈 Drosophila의 매우 효율적인 방법

Sleep homeostasis, the increase in sleep observed following sleep loss, is one of the defining criteria used to identify sleep throughout the animal ...

Measurement of Larval Activity in the Drosophila Activity Monitor

Drosophila larvae are used in many behavioral studies, yet a simple device for measuring basic parameters of larval activity has not been available. This protocol repurposes an instrument often used to measure adult activity, the TriKinetics Drosophila activity monitor (MB5 Multi-Beam Activity Monitor) to study larval activity. The instrument can monitor the movements of animals in 16 individual 8 cm glass assay tubes, using 17 infrared detection beams per tube. Logging software automatically saves data to a computer, recording parameters such as number of moves, times sensors were triggered, and animals&#8217; positions within the tubes. The data can then be analyzed to represent overall locomotion and/or position preference as well as other measurements. All data are easily accessible and compatible with basic graphing and data manipulation software. This protocol will discuss how to use the apparatus, how to operate the software and how to run a larval activity assay from start to finish.

Measurement of Larval Activity in the Drosophila Activity Monitor

This report describes a method for measuring Drosophila larval activity using the TriKinetics Drosophila Activity Monitor. The device employs infrared beams to detect movements of up to 16 individual animals. Data can be analyzed to represent motion parameters including rates and the positions of the animals within the assay chambers.

에서 애벌레 활동의 측정<em&gt; 초파리</em&gt; 활동 모니터

Drosophila larvae are used in many behavioral studies, yet a simple device for measuring basic parameters of larval activity has not been available. This ...

생물학

Analysis of Circadian Photoresponses in Drosophila Using Locomotor Activity

Circadian rhythms are only beneficial to animals if they can be synchronized by changes of ambient conditions. Light and temperature are two dominant environmental parameters that synchronize animal circadian clocks. In Drosophila circadian photo-responses are mediated by a solely blue light photoreceptor named CRYPTOCHROME (CRY). Upon photoreception, CRY changes its conformation and initiates the proteosomal dependent degradation of TIMELESS (TIM). TIM is an important pacemaker protein, thus degradation of TIM will reset the circadian clock. Under constant light conditions (LL), wild type flies quickly become arrhythmic because of the constant degradation of TIM, while flies bearing defects with circadian photo-responses will still be rhythmic. Thus LL triggered arrhythmicity has been used for screening of components in circadian light input pathways. A brief short light pulse in the night can also dramatically shift phases of circadian rhythms. As expected, this phase shift response is reduced in flied with defects in circadian photoresponse. Thus analyzing locomotion behavior rhythmicity under LL or phase changes after short light pulse in constant darkness (DD) are two major methods to study circadian photoresponse. Here we describe how to design and analyze LL and phase response experiments. LL arrhythmicity is suitable for screening light input pathways mutants, whereas phase response validates the results and provide further information for light sensitivity.

Drosophila locomotor activity is a robust and quantitative measurement of circadian photo-responses. We describe protocols for designing behavior experiments for circadian photo-responses and analyzing the data. Studying the circadian photo-responses is important for dissecting the neuronal and molecular mechanisms of light entrainment.

Circadian rhythms are only beneficial to animals if they can be synchronized by changes of ambient conditions. Light and temperature are two dominant ...

Circadian Entrainment of Drosophila Melanogaster

Nearly universal among organisms, circadian rhythms coordinate biological activity to earth&#39;s orbit around the sun. To identify factors creating this rhythm and to understand the resulting outputs, entrainment of model organisms to defined circadian time-points is required. Here we detail a procedure to entrain many Drosophila to a defined circadian rhythm. Furthermore, we detail post-entrainment steps to prepare samples for immunofluorescence, nucleic acid, or protein extraction-based analysis.

Here, we detail how to synchronize Drosophila to a circadian day. This is the first, and most important step necessary for studying biological rhythms and chronobiology.

드로소필라 멜라노가스터의 일레카디아 인교육

Nearly universal among organisms, circadian rhythms coordinate biological activity to earth&#39;s orbit around the sun. To identify factors creating this ...

비행 Circadian 활동 척도를 계산 방법

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Circadian 리듬을 연구 및 매개 변수 잠을 전위의 활동 시금 Drosophila

휠 실행 활동을 사용하여 마우스의 Circadian 및 급성 라이트 응답 측정

면역 반응과 수면에서의 양적 측정

의 자발적인 운동 활성의 결정

발작과 같은 활동을 분석하고 운동을위한 저가의 방법

단일 셀 해상도 형광 애벌레 뇌 문화에 살고 있는 초파리 Circadian Clock의 이미징

수면 무효화 장치: 수 면 박탈 Drosophila의 매우 효율적인 방법

에서 애벌레 활동의 측정

Analysis of Circadian Photoresponses in Drosophila Using Locomotor Activity

드로소필라 멜라노가스터의 일레카디아 인교육