测量代谢率的能力对于全面了解生物体的环境背景至关重要。例如，有必要测量代谢率，以了解其在寿命^{中的作用 1}、饮食在新陈代谢中的作用² 或缺氧应激的阈值³。

测量代谢率有两种一般方法⁴.直接量热法通过测量产热法直接测量能量消耗。间接量热法通过其他方式测量能量产生，通常通过呼吸测量 O 2 消耗量 （V_O2）、CO₂ 产生量或两者兼而有之。虽然直接量热法已应用于小型变温动物，包括黑腹果蝇 ⁵，但呼吸测定法在技术上更简单且更常用。

几种形式的呼吸测量法已成功用于测量野生型和突变型黑腹果蝇的代谢率，并深入了解温度⁶、社会环境 3、饮食 ^{3、7 和神经}发育障碍的代谢影响⁸。它们分为两类，它们在成本和复杂性方面差异很大。测压法是最简单和最便宜的 ^9,10，其中将苍蝇放入一个密封室中，该室含有 CO₂ 吸收剂，并通过细毛细管连接到储液器。随着 O 2 的消耗和 CO₂ 的吸收，腔室中的压力降低，流体被吸入毛细管。因此，毛细管的充满液体的体积与 V_O2 成正比。更精细的版本，补偿了毛细血管中液体施加的力，也被用于黑腹果蝇¹。测压法的优点是简单且价格低廉，但由于它对压力敏感，因此需要恒定的环境条件。此外，由于消耗的 O 2 没有被替换，因此 O₂ （P_O2） 的分压在腔室内逐渐降低。

使用气体分析的呼吸测定法也经常用于黑腹果蝇。在这种情况下，定期从含有苍蝇的密封室中对气体进行采样，并发送到红外分析仪^2,6,11。这种类型的设备具有以下优点：它可以在市场上买到，对环境条件不太敏感，并且在采样过程中刷新气体，使P_O2保持稳定。然而，这些设备可能既昂贵又操作复杂。

最近开发的库仑显微呼吸计¹² 为现有系统提供了一种廉价、灵敏且稳定的替代方案。在实践中，将生物体放入密闭室中，在那里它消耗 O 2，呼出的 CO₂ 被吸收材料去除，导致室压净降低。当内部压力降低到预设阈值（ON阈值）时，电流通过电解O₂发生器，将压力返回到第二个阈值（OFF阈值），从而停止电解。O 2 发生器上的电荷转移与重新加压腔室所需的 O 2 量成正比，因此可用于测量生物体^消耗的 O ₂ 4。该方法灵敏度高，可精确测量 V O2，定期更换 O₂ 可将 P_O2 维持在几乎恒定的水平数小时或数天。

本研究中使用的库仑显微呼吸计采用多模态（压力、温度和湿度）电子传感器。该传感器由微控制器操作，该微控制器可检测压力的微小变化，并在达到低压阈值¹² 时激活 O₂ 生成。该装置由现成的零件组装而成，可用于各种腔室和实验环境，并已成功用于检查体重和温度对甲虫Tenebrio molitor的影响。在本研究中，微量呼吸计已用于测量黑腹果蝇的 O₂ 消耗量，其质量约为 T. molitor 的 1%。通过降低激活 O₂ 生成的阈值来提高设备的灵敏度，并通过在温控水浴中进行实验并将腔室内的湿度保持在 100% 或接近 100% 来增强环境稳定性。

CASK（钙调蛋白依赖性丝氨酸蛋白激酶）蛋白是膜相关鸟苷酸激酶 （MAGUK） 家族的一部分，是不同多蛋白复合物中的分子支架，CASK 中的突变与人类和黑腹果蝇的神经发育障碍有关 ^13,14。与同源对照组相比，活的黑腹果蝇突变体 CASK^Δ18 会破坏多巴胺能神经元的活性 15，并将活性水平降低 50% 以上^14,16。由于 CASK 突变体的活性水平降低以及儿茶酚胺在调节代谢中的作用¹⁷，我们假设与对照组相比，它们的标准代谢率以及 O₂ 消耗量将显着降低。

在 CASK^Δ18 及其野生型同源物 w（ex33） 中测量 O₂ 消耗量。将成组的苍蝇放入呼吸测量室，测量 O 2 消耗量，计算 O₂ 消耗量，并在质量特异性和每只苍蝇的基础上表示。该装置记录了野生型果蝇中的V_O2，这与以前的研究一致，并且可以区分野生型和CASK突变果蝇的每只苍蝇O₂消耗量。