The Molecular and Cellular Basis of the Sleep Homeostat

睡眠稳态的分子和细胞基础

基本信息

  • 批准号:
    10665203
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-05-17 至 2023-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Project Summary Understanding why we sleep remains one of the most enduring mysteries in science. Nearly every organism examined, even jellyfish that lack a centralized nervous system, exhibits a restorative sleep-like state. While asleep, we cannot eat, mate, defend ourselves from predators or care for our young. Inadequate sleep contributes to brain disease such as Alzheimer's and depression, and even diseases outside of the brain, such as diabetes and obesity. Sleep is homeostatically regulated, i.e., sleep is driven by the duration and intensity of prior waking experience. However, the mechanistic basis of the sleep homeostat remains unclear. How does wakefulness tax the brain? How does the homeostat sense those effects? How does the homeostat trigger sleep? How does sleep restore the brain? Almost uniquely among brain functions, sleep requires the coordinated activity of widespread brain regions. We aim to reveal the molecular and circuit basis of the sleep homeostat using a simple animal model Drosophila. We will apply innovative genetically targeted transcriptomic and proteomic approaches such as single-cell RNA sequencing and enzymatic proximity labeling in the compact Drosophila brain to provide insights into sleep-dependent genomic and proteomic changes at single gene, single protein, and single cell resolution. We will then exploit the power of Drosophila genetics to assess the functional impact of sleep/wake dependent neurons and genes by examining effects on sleep including sleep-dependent functions including memory consolidation and lifespan. Based on our discovery that neural mechanisms controlling the circadian regulation of sleep are widely conserved, we predict that core homeostatic mechanisms will similarly be widely conserved. The integration of these experimental approaches will produce mechanistic insights that link gene to neuron to behavior and should reveal transformative insights into the components, logic, and function of the sleep homeostat.
项目概要 了解我们为什么睡觉仍然是科学中最持久的谜团之一。几乎每一个 经过检查的生物体,即使是缺乏中枢神经系统的水母,也表现出恢复能力 类似睡眠的状态。睡觉时,我们无法进食、交配、保护自己免受捕食者的侵害或照顾 我们的年轻人。睡眠不足会导致阿尔茨海默氏症和抑郁症等脑部疾病, 甚至大脑以外的疾病,例如糖尿病和肥胖症。睡眠是体内平衡的 调节,即睡眠是由先前清醒经历的持续时间和强度驱动的。然而, 睡眠稳态的机制基础仍不清楚。觉醒如何对身体征税 脑?稳态调节器如何感知这些影响?稳态调节器如何触发睡眠? 睡眠如何让大脑恢复活力?在大脑功能中,睡眠几乎是独一无二的,它需要 广泛的大脑区域的协调活动。我们的目标是揭示分子和电路基础 使用简单的果蝇动物模型研究睡眠稳态。我们将应用创新 遗传靶向转录组学和蛋白质组学方法,例如单细胞 RNA 在紧凑的果蝇大脑中进行测序和酶促邻近标记以提供见解 睡眠依赖性基因组和蛋白质组变化在单基因、单蛋白质和单 细胞分辨率。然后,我们将利用果蝇遗传学的力量来评估果蝇的功能 通过检查对睡眠的影响来了解睡眠/觉醒依赖性神经元和基因的影响,包括 睡眠依赖性功能,包括记忆巩固和寿命。根据我们的发现 控制睡眠昼夜节律调节的神经机制被广泛保守,我们 预测核心稳态机制将同样得到广泛保存。的整合 这些实验方法将产生将基因与神经元联系起来的机制见解 行为,并应揭示对组织的组成部分、逻辑和功能的变革性见解 睡眠稳态。

项目成果

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