Sleep drive reconfigures wake-promoting clock circuitry to regulate adaptive behavior.
Sleep drive reconfigures wake-promoting clock circuitry to regulate adaptive behavior.
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睡眠驱动重新配置唤醒促进时钟电路，以调节适应行为。
DOI：
10.1371/journal.pbio.3001324
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发表时间：
2021-06
期刊：
影响因子：
9.8
通讯作者：
Shaw PJ
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Klose MK;Shaw PJ
昼夜节律帮助动物同步动机行为以适应环境需求。最近的证据表明，时钟神经元通过不同地改变下游神经元分布式网络的活动来影响行为的时间。下游回路可以通过Hebbian可塑性，突触缩放，以及在某些情况下，细胞表面受体的活性依赖性添加来重塑；这种受体再规范现象的作用尚未得到很好的研究。我们证明，高睡眠压力会迅速重新编程促进觉醒的大腹侧时钟神经元，以表达色素分散因子受体（PDFR）。这种信号输入电路的增加与增加的清醒和早期交配成功率有关。PDFR在年轻和成年大腹侧神经元中的重新规范需要2个多巴胺（DA）受体和转录调节因子nejire （cAMP反应元件结合蛋白[CREBBP]）的激活。这些数据确定受体重新规范是塑造电路功能以匹配睡眠水平与需求的重要机制。这项研究表明，果蝇的高睡眠压力重编程了促进觉醒的大腹侧时钟神经元，以表达色素分散因子受体（PDFR），并且这种变化与增加的清醒和交配成功率有关，突出了时钟神经元中受体重规范可塑性的形式，这对适应性行为很重要。
Circadian rhythms help animals synchronize motivated behaviors to match environmental demands. Recent evidence indicates that clock neurons influence the timing of behavior by differentially altering the activity of a distributed network of downstream neurons. Downstream circuits can be remodeled by Hebbian plasticity, synaptic scaling, and, under some circumstances, activity-dependent addition of cell surface receptors; the role of this receptor respecification phenomena is not well studied. We demonstrate that high sleep pressure quickly reprograms the wake-promoting large ventrolateral clock neurons to express the pigment dispersing factor receptor (PDFR). The addition of this signaling input into the circuit is associated with increased waking and early mating success. The respecification of PDFR in both young and adult large ventrolateral neurons requires 2 dopamine (DA) receptors and activation of the transcriptional regulator nejire (cAMP response element-binding protein [CREBBP]). These data identify receptor respecification as an important mechanism to sculpt circuit function to match sleep levels with demand. This study shows that high sleep-pressure in Drosophila reprograms wake-promoting large ventrolateral clock neurons to express pigment dispersing factor receptor (PDFR), and that this change is associated with increased waking and mating success, highlighting a form of receptor-respecification plasticity in clock neurons that is important for adaptive behavior.
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