כימות אינפרה איטית דינמיקה של הספק ספקטרלי ואת קצב הלב בעכברים שינה

שינה של יונקים היא מצב התנהגותי של מנוחה וחוסן לגירויים סביבתיים. למרות האחידות לכאורה, פרמטרים פוליסנוגרפיים ואוטונומיים מצביעים על כך שהשינה נעה בין מצבים עצביים וסומטיים שונים מבחינה איכותית וכמותית על קשקשים זמניים ומרחביים שונים ¹ . במשך עשרות דקות, מתרחש מעבר בין REM ו- REM. Non-REM מלווה בפעילות משרעת גדולה בתדר נמוך ב- EEG, עם שיא ספקטרלי בסביבות 0.5 – 4 הרץ, בעוד ש REM מראה פעילות EEG קבועה בלהקה תטה (6-10 Hz), יחד עם שריר אטוניה ² . בשינה שאינה REM, בני האדם עוברים דרך האור (S2) ושינה עמוקה של גלי איטי (SWS). כמו שמות שלהם מציין, אלה שני שלבים להראות סף עוררות נמוכה יותר ^{3 , 4} , בהתאמה, והם שונים בעיקר בצפיפות של שכיחות נמוכהEncy קורטיקלי כוח EEG, המכונה פעילות גל איטי (SWA, 0.75 – 4 הרץ). אי-אחידות נמשכת לאורך כל התקופות האינדיבידואליות של S2 ו- SWS על פני דקה עד תת-שנייה, כפי שתועדה בהרחבה על-ידי נוכחות משתנה של SWA במהלך התקף ^{5 , 6} , אך גם על ידי מקצבי EEG וקצב פוטנציאליים בשדה תדרים גבוהים יותר, כולל גלי צירים בלהקה סיגמא (10-15 הרץ) ומקצבי גמא (80 – 120 הרץ) (לסקירה, ראה ^{7 , 8 , 9 , 10} ).

במקום להיות מתוחכם, וריאציות אלה משנות את המצב הקליפתלי של השינה בבני אדם לקצוות הספקטרום. לשינה ללא REM, טווח זה נע בין דומיננטיות של SWA ומציין כי פעילות משוערת דמוית כי הם מכילים חלק ניכר של רכיבי תדר גבוה ¹¹ <suP> ¹² . אצל מכרסמים וחתולים, למרות ששינה ללא REM אינה מחולקת לשלבים, תקופה קצרה הנקראת שינה בינונית (IS) מתגלה לפני הופעת השינה ב- REM ¹³ . במהלך ה- IS, תכונות REM לשינה, כגון פעילות תטא בהיפוקמפוס וגלי ponto-geniculo-occipital מתחילים, בעוד שחתימות שינה ללא REM, כגון גלי צירים ו- SWA, עדיין קיימים, דבר המצביע על שילוב בין שתי מצבי השינה ^{14 , 15} . עם זאת, IS יכול להיות מובחן מבחינה פונקציונלית משום שהוא מאופנן על ידי תרופות נוגדות דיכאון ¹⁶ ודרך הצגת אובייקט חדש במהלך ההתעוררות ¹⁷ , והוא תורם לקביעת סף העוררות ¹⁸ . יתר על כן, חלקות שטח המדינה של EEG ופרמטרים EMG של חולדות נע בחופשיות להראות אשכול של נקודות ¹⁴ כי הוא רציף בין REM לא REM, שינה REM, ואת הערות. יש גם ירידות ספורדיות ב – SWA, מבלי להיכנס לערות או לשינה של REM, מה שמוביל לתנודות משמעותיות בנוכחות היחסית של רכיבי התדר הנמוך והתדר הגבוה במהלך התקפי שינה לא מאוחדים של REM ^{14 , 19 , 20} . לבסוף, יחסים משתנים של SWA ומקצבי תדר גבוהים יותר במהלך שינה ללא REM מתרחשים לא רק בזמן, אלא גם מראים הבדלים אזוריים במשרעת ובסינכרון בין אזורי קליפת המוח ¹⁹ .

יונקים ללא REM שינה רחוק מלהיות אחיד. עם זאת, אם חוסר אחידות כזה מוביל למצבים שונים בתכונות תפקוד והתנהגות אינו ברור. בכמה סוגים של הפרעות שינה, שינה רצופה מופרעת על ידי התעוררות ספונטנית והתנהגות מוטורית בלתי הולמת. יתר על כן, ניתוחים ספקטרליים מראים שינויים בנוכחות היחסית של תדרים גבוהים יותר ב- EEG ²¹ובפרמטרים אוטונומיים, כגון שיעורי נשימת לב פועם ^22. רצף מסודר של מצבי שינה יציבים הוא כה מוטרד, ואלמנטים של גירוי קליפת המוח ו / או אוטונומית להפריע באופן בלתי נשלט. לכן, הבנת הרצף של מצבי השינה היא רלוונטית למחלה. בנוסף, הפרעות השינה על ידי רעש סביבתי בסביבות עירוניות קשורות לסיכונים בריאותיים כלליים, מה שהופך אותו חיוני כדי לזהות רגעים של פגיעות מוגברת במהלך השינה ²³ .

ניסויים עוררים התנהגות שינה בבני האדם הראו שמדובר ההקשה להתעורר מן הלא-REM בשינה (שלב S3), בעוד אור הלא-REM בשינה (שלב S2) ו REM בשינה להראות דומה ועוררות נמוכות סף ⁴ SWA-נשלטה. עיבוד קורטיקלי של גירויים קול קצר משתנה באופן משמעותי בין שנת REM, S2, ו S3 ^{24 ,25} , המציין כי ספציפית המדינה דפוסי פעילות קליפת המוח לווסת את השלבים הראשונים של עיבוד חושי. לשינה ללא REM בבני אדם, הנטייה להתעורר בתגובה לרעש משתנה עם נוכחות של צירים גלי מקצבי אלפא ב EEG ^{26 , 27 , 28} . מקצב Thalamocortical במהלך צירים מלווה עיכוב סינפטי המשופר הוא ברמת התלמוס ואת קליפת המוח, אשר נחשבה לתרום את ההנחתה של חושי עיבוד ^7.

כיצד מאורגנים תקופות שינה עמידים לרעש ופגיעים בזמן, ומהם הגורמים הקובעים? בשני עכברי האדם, זיהינו לאחרונה תנודה איטית, 0.02 הרץ במקצבים עצביים. בהתאם לשלב של תנודה זו 0.02 הרץ, עכברים הראו תגובתיות משתנה לגירויים חיצוניים, או מתעורר או ישן throuצליל רעש. מעניין לציין, כי תנודה זו היתה בקורלציה עם קצב פעימות הלב, המציין כי מערכת העצבים האוטונומית משתתפת אפנון של פגיעות של שינה לגירויים חיצוניים ¹ . מקצבים בהיפוקמפוס הקשורים לזיכרון היו מאורגנים גם הם בקצב זה, והכי בולט היה כוחו בקורלציה עם איכות איחוד הזיכרון בבני אדם. התנודה 0.02 הרץ, כך נראה, הוא עקרון מארגן של שינה מכרסמים ולא אנושי REM כי מודולציה הן רגישות לסביבה עיבוד זיכרון פנימי. זה שוב מדגיש את הצורך בהערכות multiparametetric ומתמשך של מצבי שינה כדי לזהות את הפונקציונליות שלהם לזהות אתרים של פגיעות פוטנציאלית.

כאן, אנו מציגים הליך כדי לחלץ את waveform של הדינמיקה האלה, כולל השתלה כירורגית של עכברים עבור משולב EEG / ECoG ו EMG-ECG מדידות, חשיפה גירויים חושיים, אNd ניתוח שגרות. הליך זה מספק בסיס לצפייה בשינה כמצב השתנות מתמיד אך מאורגן היטב, שבמסגרתו מתבצעות פעולות שינה בסיסיות שונות ברצף. באופן כללי יותר, ההליך חל על גישות המכוונות לחלץ את התכונות הספקטראליות והאוטונומיות שקודמות לתוצאה התנהגותית במהלך השינה הן במצבי בריאות והן במצבי מחלה.