Запись и анализ циркадных ритмов в рабочем колеса деятельность в Грызуны
Summary
Суточные ритмы в добровольном колеса работают активности у млекопитающих тесно связаны с молекулярной колебаний тактового генератора в мозг. Как таковые, эти суточные ритмы в поведении могут быть использованы для изучения влияния генетических, фармакологических и экологических факторов на функционирование этой циркадных часов.
Abstract
Когда грызуны имеют свободный доступ к ходового колеса в их доме клетке, добровольное применение этого колеса будет зависеть от времени суток 1-5. Ночные грызунов, включая крыс, хомяков и мышей, активных ночью и относительно неактивны в течение дня. Многие другие поведенческие и физиологические показатели также демонстрируют суточные ритмы, но у грызунов, работающий колеса деятельность служит особенно надежной и удобной мерой выходной мастер циркадных часов, ядро супрахиазматическое (SCN) гипоталамуса. В общем, посредством процесса, называемого увлечения, ежедневная картина под управлением колеса деятельность естественно совпадают с экологическими цикле свет-темнота (LD цикл, например 12 ч свет: 12 ч, темный). Однако циркадные ритмы эндогенно порожденных моделей поведения, которые демонстрируют ~ 24 часов период, и сохраняются в постоянной темноте. Таким образом, в отсутствие цикла LD, учета и анализа хода колеса деятельность можетбыть использованы для определения субъективной время-день. Потому что эти ритмы направлены на циркадные часы субъективное время-день называют суточным времени (CT). Напротив, когда цикл LD присутствует, время-день, который определяется по экологическим циклом LD называется временем zeitgeber (ZT).
Несмотря на циркадные ритмы в ход колеса деятельность, как правило, связаны с SCN 6-8 часов, суточный осцилляторов и во многих других областях мозга и тела 9-14 может быть также участвует в регуляции суточных ритмов активности. Например, суточные ритмы в пищевой упреждающей деятельности не требует SCN 15,16, а вместо этого коррелируют с изменениями в деятельности экстра-SCN осцилляторов 17-20. Таким образом, под управлением колеса записи активности может предоставить важную поведенческую информацию не только о выходе часы SCN мастера, но и на деятельность экстра-SCN осцилляторов. Ниже мы DESCRМБП оборудования и методов, используемых для записи, анализа и отображения циркадных ритмов опорно-двигательной активности в лабораторных грызунов.
Protocol
Representative Results
Discussion
Мониторинг суточных ритмов активности с использованием ходовых колес является наиболее распространенным и надежным методом оценки выходе мастер циркадные часы в ночных грызунов. Колесо хода деятельности, однако, является лишь одним из многих аспектов поведения и физиологии, которые…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Авторы хотели бы выразить признательность заработной платы премий, грантов оборудования и операционных средств из Fonds-де-La Recherche ан santé Квебек (FRSQ), Канадский институт исследований в области здравоохранения (CIHR), естественным наукам и инженерным исследованиям Совета Канады (NSERC), и Concordia University Research Стулья программы (CRUC), а также вдумчивое мнение об этой рукописи д-ра Джейн Стюарт.
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments (optional) |
| Vitalview Card & Software | Mini Mitter | #855-0030-00 | (Bend, OR, USA) |
| DP24 Dataport | Mini Mitter | #840-0024-00 | (Bend, OR, USA) |
| QA4-Module | Mini Mitter | #130-0050-00 | (Bend, OR, USA) |
| Magnetic Switch | Mini Mitter | #130-0015-00 | (Bend, OR, USA) |
| C-50 Cable assembly | Mini Mitter | #060-0045-10 | (Bend, OR, USA) |
| Rat running wheel assembly | Mini Mitter | #640-0700-00 | (Bend, OR, USA) |
| Cage and tray support | Mini Mitter | #640-0400-00 | (Bend, OR, USA) |
| Useable cut away cage | Mini Mitter | #664-2154-00 | (Bend, OR, USA) |
| Grid floor for cage | Mini Mitter | #676-2154-00 | (Bend, OR, USA) |
| Waste tray | Mini Mitter | #684-2154-00 | (Bend, OR, USA) |
| Lamp housing | Microlites Scientific | #R-101 | (Toronto, ON, Canada) |
| 4W Fluorescent lamps | Microlites Scientific | #F4T5/CW | (Toronto, ON, Canada) |
| Isolation chambers | Custom built | 28″H x 20″W x 28″D ½” Black Melamine. |
References
- Pittendrigh, C. S., Daan, S. A Functional Analysis of Circadian Pacemakers in Nocturnal Rodents. V. Pacemaker Structure: A Clock for All Seasons. J. Comp. Physiol. 106, 333-355 (1976).
- Pittendrigh, C. S., Daan, S. A Functional Analysis of Circadian Pacemakers in Nocturnal Rodents. IV. Entrainment: Pacemaker as Clock. J. Comp. Physiol. 106, 291-331 (1976).
- Pittendrigh, C. S., Daan, S. A Functional Analysis of Circadian Pacemakers in Nocturnal Rodents. III. Heavy Water and Constant Light: Homeostasis of Frequency?. J. Comp. Physiol. 106, 267-290 (1976).
- Pittendrigh, C. S., Daan, S. A Functional Analysis of Circadian Pacemakers in Nocturnal Rodents. II. The Variability of Phase Response Curves. J. Comp. Physiol. 106, 253-266 (1976).
- Pittendrigh, C. S., Daan, S. A Functional Analysis of Circadian Pacemakers in Nocturnal Rodents. I. The Stability and Lability of Spontaneous Frequency. J. Comp. Physiol. 106, 223-252 (1976).
- Ralph, M. R., Foster, R. G., Davis, F. C., Menaker, M. Transplanted suprachiasmatic nucleus determines circadian period. Science. 247, 975-978 (1990).
- Moore, R. Y., Eichler, V. B. Loss of a circadian adrenal corticosterone rhythm following suprachiasmatic lesions in the rat. Brain Res. 42, 201-206 (1972).
- Stephan, F. K., Zucker, I. Circadian rhythms in drinking behavior and locomotor activity of rats are eliminated by hypothalamic lesions. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 69, 1583-1586 (1972).
- Abe, M., et al. Circadian rhythms in isolated brain regions. J. Neurosci. 22, 350-356 (2002).
- Yamazaki, S., et al. Resetting central and peripheral circadian oscillators in transgenic rats. Science. 288, 682-685 (2000).
- Lamont, E. W., Robinson, B., Stewart, J., Amir, S. The central and basolateral nuclei of the amygdala exhibit opposite diurnal rhythms of expression of the clock protein Period2. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 102, 4180-4184 (2005).
- Amir, S., Lamont, E. W., Robinson, B., Stewart, J. A circadian rhythm in the expression of PERIOD2 protein reveals a novel SCN-controlled oscillator in the oval nucleus of the bed nucleus of the stria terminalis. J. Neurosci. 24, 781-790 (2004).
- Yoo, S. H., et al. PERIOD2::LUCIFERASE real-time reporting of circadian dynamics reveals persistent circadian oscillations in mouse peripheral tissues. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 101, 5339-5346 (2004).
- Guilding, C., Piggins, H. D. Challenging the omnipotence of the suprachiasmatic timekeeper: are circadian oscillators present throughout the mammalian brain?. Eur. J. Neurosci. 25, 3195-3216 (2007).
- Boulos, Z., Terman, M. Food availability and daily biological rhythms. Neurosci. Biobehav. Rev. 4, 119-131 (1980).
- Boulos, Z., Rosenwasser, A. M., Terman, M. Feeding schedules and the circadian organization of behavior in the rat. Behav. Brain Res. 1, 39-65 (1980).
- Verwey, M., Amir, S. Food-entrainable circadian oscillators in the brain. Eur. J. Neurosci. 30, 1650-1657 (2009).
- Davidson, A. J., Poole, A. S., Yamazaki, S., Menaker, M. Is the food-entrainable circadian oscillator in the digestive system?. Genes Brain Behav. 2, 32-39 (2003).
- Hara, R., et al. Restricted feeding entrains liver clock without participation of the suprachiasmatic nucleus. Genes Cells. 6, 269-278 (2001).
- Damiola, F., et al. Restricted feeding uncouples circadian oscillators in peripheral tissues from the central pacemaker in the suprachiasmatic nucleus. Genes Dev. 14, 2950-2961 (2000).
- Mrosovsky, N. Phase response curves for social entrainment. J. Comp. Physiol. A. 162, 35-46 (1988).
- Cain, S. W., et al. Reward and aversive stimuli produce similar nonphotic phase shifts. Behav. Neurosci. 118, 131-137 (2004).
- Antle, M. C., Mistlberger, R. E. Circadian clock resetting by sleep deprivation without exercise in the Syrian hamster. J. Neurosci. 20, 9326-9332 (2000).
- Banjanin, S., Mrosovsky, N. Preferences of mice, Mus musculus, for different types of running wheel. Lab Anim. 34, 313-318 (2000).
- Verwey, M., Lam, G. Y., Amir, S. Circadian rhythms of PERIOD1 expression in the dorsomedial hypothalamic nucleus in the absence of entrained food-anticipatory activity rhythms in rats. Eur. J. Neurosci. 29, 2217-2222 (2009).
- Gooley, J. J., Schomer, A., Saper, C. B. The dorsomedial hypothalamic nucleus is critical for the expression of food-entrainable circadian rhythms. Nat. Neurosci. 9, 398-407 (2006).
