قياس ديناميات تحت البطء من الطاقة الطيفية ومعدل ضربات القلب في الفئران النائمة

النوم الثدييات هو حالة السلوكية من الراحة والقدرة على الصمود إلى المحفزات البيئية. على الرغم من هذا التوحيد الظاهري، تشير المعلمات بوليسومنوغرافيك واللاإرادي إلى أن النوم يتحرك بين الولايات العصبية والجسدية مختلفة نوعيا وكميا على مختلف الزمانية والمكانية المقاييس ¹ . على مدى دقائق إلى عشرات الدقائق، والتبديل بين غير ريم و ريم النوم يحدث. ويرافق النوم غير ريم من خلال السعة الكبيرة، ونشاط التردد المنخفض في إيغ، مع ذروة طيفية حوالي ~ 0.5 – 4 هرتز، في حين أن النوم ريم يظهر النشاط إيغ منتظم في الفرقة ثيتا (6-10 هرتز)، جنبا إلى جنب مع العضلات أتونيا ² . في غضون النوم غير ريم، والبشر دورة من خلال ضوء (S2) وعميق موجة بطيئة النوم (سوز). كما تشير تسمية لها، تظهر هاتان المرحلتين عتبات الاستثارة أقل وأعلى ^{3 ، 4} ، على التوالي، وأنها تختلف في المقام الأول في كثافة التردد المنخفضإنسي القشرية السلطة إيغ، ويشار إلى النشاط موجة بطيئة (سوا، 0.75 – 4 هرتز). يستمر عدم التوحيد في جميع نوبات فردية من S2 و سوز على الدقيقة إلى الثانية من الدرجة الثانية، كما توثيق على نطاق واسع من قبل وجود متغير سوا على مدى نوبة ^{5 ، 6} ، ولكن أيضا من قبل إيغ والإيقاعات المحتملة الحقل في ترددات أعلى، بما في ذلك موجات المغزل في الفرقة سيغما (10-15 هرتز) وإيقاعات غاما (80-120 هرتز) (للمراجعة، انظر ^{7 ، 8 ، 9 ، 10} ).

بدلا من أن تكون خفية، وهذه الاختلافات لا تحول حالة القشرية النوم في البشر إلى أقصى الحدود من الطيف. بالنسبة للنوم غير ريم، تتراوح هذه من غلبة سوا إلى أن النشاط التقريبي الذي يشبه اليقظة لأنها تحتوي على نسبة كبيرة من المكونات عالية التردد ¹¹ <sup>، ¹² . في القوارض والقطط، على الرغم من أن النوم غير ريم لا تنقسم إلى مراحل، فترة قصيرة تسمى النوم الوسيط (داعش) يبرز قبل بداية النوم ريم ¹³ . خلال داعش، نوم ريم ميزات مثل الحصين ثيتا النشاط و بونتو-جينيكولو-أوكيبيتال الأمواج الشروع، في حين أن عدم تواقيع النوم ريم، مثل موجات المغزل و سوا، لا تزال موجودة، مشيرا إلى مزيج بين حالتين النوم ^{14 ، 15} . ومع ذلك، يمكن أن يكون داعش متميزا وظيفيا لأنه يتم تعديله من قبل مضادات الاكتئاب ¹⁶ ومن خلال عرض كائن جديد خلال الاستيقاظ السابق ¹⁷ ، ويسهم في تحديد عتبة الاستثارة ¹⁸ . وعلاوة على ذلك، مؤامرات الفضاء الدولة من إيغ و إمغ المعلمات من الفئران تتحرك بحرية تظهر مجموعة من النقاط ¹⁴ التي هي مستمرة بين النوم غير ريم، النوم ريم، واليقظة. هناك أيضا انخفاضات متفرقة في سوا، دون دخول اليقظة أو النوم ريم، مما يؤدي إلى تقلبات كبيرة في الوجود النسبي للمكونات منخفضة وعالية التردد خلال نوبة موحدة غير ريم نوبة ^{14 ، 19 ، 20} . وأخيرا، نسب متغيرة من سوا وإيقاعات التردد العالي أثناء النوم غير ريم تحدث ليس فقط في الوقت المناسب، ولكن أيضا تظهر الاختلافات الإقليمية في الاتساع والتزامن بين المناطق القشرية ¹⁹ .

الثدييات غير ريم النوم هو أبعد ما يكون عن الزي الرسمي. ومع ذلك، ما إذا كان هذا عدم التوحيد يؤدي إلى الدول التي تختلف في وظيفة والسمات السلوكية ليست واضحة. في عدة أنواع من اضطرابات النوم، وتعطل النوم المستمر عن طريق الاستيقاظ التلقائي والسلوك الحركي غير لائق. وعلاوة على ذلك، تظهر التحليلات الطيفية التعديلات في الوجود النسبي للترددات العالية في إيغ ²¹وفي المعلمات اللاإرادية، مثل معدلات التنفس وضرب القلب ²² . وبالتالي تسلسل منظم من حالات النوم مستقرة وبالتالي المضطرب، وعناصر من القشرية و / أو الاستثارة المستقلة تتدخل بطريقة غير منضبط. لذلك، فهم سلسلة من حالات النوم من الممكن أن تكون ذات صلة بالمرض. وبالإضافة إلى ذلك، فإن اضطراب النوم بسبب الضوضاء البيئية في البيئات الحضرية يرتبط بالمخاطر الصحية العامة، مما يجعل من الأهمية بمكان تحديد لحظات الضعف الشديد أثناء النوم ²³ .

وتشير تجارب الإثارة السلوكية في البشر النائمين إلى أنه من الأصعب أن يستيقظ من النوم غير الريمي الذي يسيطر عليه سوا (المرحلة S3)، في حين أن النوم غير الريمي الخفيف (المرحلة S2) ونوم الريم تظهر عتبات استثارة مماثلة و أقل ⁴ . وتختلف المعالجة القشرية للمحفزات الصوتية القصيرة بشكل كبير بين نوم الريم و S2 و S3 ^{24 ،25} ، مشيرا إلى أن أنماط النشاط القشرية الدولة محددة تعدل المراحل الأولى من المعالجة الحسية. بالنسبة للنوم غير ريم في البشر، الميل إلى الاستيقاظ ردا على الضوضاء يختلف مع وجود موجات المغزل وإيقاعات ألفا في إيغ ^{26 ، 27 ، 28} . ويرافق إيقاع المهاد أثناء المغزل من خلال تثبيط متشابك تعزيز في كل من المهاد ومستويات القشرية، والتي يعتقد أن تسهم في توهين المعالجة الحسية ⁷ .

كيف يتم تنظيم فترات النوم المقاومة للضوضاء والضعيفة في الوقت المناسب، وما هي محدداتها؟ في كل من الفئران والبشرية، حددنا مؤخرا بطيئة، 0.02-هرتز التذبذب في الإيقاعات العصبية. اعتمادا على مرحلة من هذا التذبذب 0.02 هرتز، أظهرت الفئران تفاعل متغير للمؤثرات الخارجية، إما الاستيقاظ أو النوم ثروغ الضوضاء. ومن المثير للاهتمام، كان يرتبط هذا التذبذب مع معدل ضربات القلب، مشيرا إلى أن الجهاز العصبي اللاإرادي يشارك في تشكيل ضعف النوم إلى المحفزات الخارجية ¹ . كما تم تنظيم إيقاعات الحصين المتعلقة بالذاكرة ضمن هذا الإيقاع، والأكثر وضوحا، قوتها ترتبط بنوعية توطيد الذاكرة في البشر. وهكذا يبدو أن التذبذب 0.02-هرتز هو مبدأ تنظيمي للقوارض والنوم غير ريم البشري الذي ينظم كلا من الحساسية للبيئة ومعالجة الذاكرة الداخلية. وهذا يسلط الضوء مرة أخرى على الحاجة إلى تقييمات متعددة الأوجه ومستمرة لحالات النوم للاعتراف وظائفهم وتحديد المواقع من الضعف المحتمل.

هنا، نقدم إجراء لاستخراج الموجي من هذه الديناميات، بما في ذلك زرع الجراحة من الفئران ل إيغ / إكوغ مجتمعة وقياسات إمغ-إسغ، والتعرض للمؤثرات الحسية، وتحليل الروتين. ويوفر هذا الإجراء أساسا لمشاهدة النوم كدولة يقظة باستمرار بعد منظمة للغاية بعد ذلك يتم تنفيذ وظائف النوم الأساسية المختلفة بالتتابع. وبشكل أعم، فإن الإجراء ينطبق على النهج التي تهدف إلى استخراج الخصائص الطيفية والاستقلالية التي تسبق النتيجة السلوكية أثناء النوم في كل من الصحة والمرض الحالات.