מניעת שינה כרונית עכבר כלבלבים באמצעות עדין לטיפול
Summary
נתאר שיטת מניעת שינה המכונה טיפול עדין שבו החוקרים בעדינות ויפיצו עכברים עת שינה התנהגות נצפית. שיטה זו היא כלי רב עוצמה המאפשר לחוקרים לחקור את ההשפעות שינה כרונית הגבלה לאורך התפתחות שיכולה להכיל על המוח העתידי פיזיולוגיה והתנהגות.
Abstract
שינה היא קריטית עבור פיתוח תקין פלסטיות עצבית. יתר על כן, דפוסי שינה חריגים הם מאפיין של הפרעות התפתחותיות רבות. הגבלת שינה כרונית כיצד לומד במהלך הפיתוח יכול להשפיע על התנהגות המבוגרים יכולים להוסיף להבנת הופעתם של סימפטומים התנהגותיים של הפרעות התפתחותיות. בעוד ישנן שיטות רבות יכול לשמש כדי להגביל שינה בחולדות כולל גפיים בכפייה, הפרעה מתמדת, מצגת של גירוי aversive, או הלם חשמלי, מרבית השיטות האלה מאוד מלחיצים ולא ניתן להשתמש בעכברים neonatal. כאן, אנו מתארים טיפול עדין, טכניקה חסך שינה ניתן להשתמש בה באופן כרוני במהלך פיתוח לבגרות להשגת שינה ההגבלה. טיפול עדין כרוך תצפית קרובה של העכברים לאורך כל תקופת חסך שינה ודורש החוקר בעדינות ויפיצו את החיות בכל פעם הם אינם פעילים או להציג התנהגויות הקשורות שינה. יחד עם EEG הקלטות, טיפול עדין יכול לשמש באופן סלקטיבי לשבש שלב מסוים של שינה כגון תנועות עיניים מהירות (REM). בטכניקה של טיפול עדין הוא כלי רב עוצמה עבור חקר ההשפעות של הגבלת שינה כרונית אפילו בעכברים neonatal העוקפות רבים מההליכים יותר מלחיץ המשמש עבור מניעת שינה.
Introduction
שינה ממלאת תפקיד קריטי פלסטיות עצביים היווצרות סינפסה ולמניעת במהלך המוח פיתוח1,2. באופן ספציפי, תנועות עיניים מהירות (REM) שינה חיונית להרכיב מעגלים סינפטית יציבה באמצעות שני חיזוק של הסינפסות ספציפיים וסינפטית גיזום2. מניעת שינה תרופתי בשלב מוקדם בחיים מוביל פיזיולוגיים והתנהגותיים חסרונות רבים3,4. בנוסף שינה תרופתי מניעת, צורות אחרות של מניעת שינה כגון טלטול מתמיד, נאלץ גפיים או מצגת של גירוי aversive קושרו עם תסמינים דמויי דיכאון במהלך הבגרות, שונה עצבית הפעלת תבניות, ושינויים רציפות הזמן ולישון שינה במהלך תקופת ההחלמה בעקבות מניעת5,6,7. בעת שינה כרוני מוגבלת בעכברים עבור יותר מ-5 שבועות במהלך הפיתוח, חסרונות התנהגותיים נצפו לאחר חודש של שינה שחזור8. יחדיו, מחקרים אלה מראים כי הפרעות שינה, למכרסמים neonatal יכול להשפיע על דפוסי השינה מאוחר יותר, תפקוד המוח וההתנהגות. הדגשת חשיבות השינה לפיתוח מוח נורמלי בבני אדם, חולים רבים עם הפרעות התפתחותיות, כולל הפרעות הספקטרום האוטיסטי, טרשת נפוצה Tuberous מורכבים, תסמונת X שביר, תשומת לב-קשב/היפראקטיביות . הפרעת, דו ח ליקויים בדפוסי שינה בנוסף למגוון חסרונות התנהגותיים1
בהינתן מספר הפרעות התפתחותיות המקושרים עם דפוסי שינה נורמלית, חשוב להבין איך חוסר שינה משפיע על תפקוד המוח וההתנהגות. עם זאת, למרות הנתונים התומכים את החשיבות של שינה במהלך הפיתוח, מתודולוגיות רוב להגביל או לשלול חיות של שינה דגש על מבוגרים. שיטות אלה כוללות מגוון של בדיקות הדורשות הכריחו גינקולוגיות הפעילות (למשל, הליכון קבוע), הפרעה מתמדת (למשל, סיבוב בר מטאטא או מתמיד באובייקט הרומן מצגת) או מפריע החיה עם תחילת ראם שינה (למשל, רציף מעל המים)9,10. למרות ששיטות אלה הראו ביעילות בעיות הקשורות מניעת שינה אצל מבוגרים, כל השיטות האלה מתאימים עבור הגורים מכרסמים בשל ניידותו מוגבל, נסיעה גבוהה שינה, את ההשפעות השליליות של הלחץ בשלב מוקדם בחיים. בשל החשיבות של שינה במהלך הפיתוח, חיוני להבין איך מוגבלת לישון הגורים neonatal משפיעה על התנהגות עתידית בתקופת הבגרות.
טכניקה אחת כדי להגביל שינה יכול לשמש הגורים מכרסמים הוא טיפול עדין. טיפול עדין כרוך החוקר ישירות אינטראקציה עם המכרסמים שכל הזמן שינה התנהגות נצפית. החוקרים באפשרותך להשתמש את ידיהם, מברשת צבע או מצגת של הרומן אובייקטים כדי פיזית להפרעות בשינה מכרסמים neonatal8,10,11,12,13,14 . שינה יכול להיקבע בהתנהגותו על ידי חוסר פעילות מוטורית, להתעוות מיוקלונית, סגירת העין (ב הגורים מכרסמים בוגרים). EEG אימות מאשר כי שיבוש שינה עם טיפול עדין המבוסס על התנהגויות אלו מקצרת זמן שינה הכולל 91% P12 חולדות14… טכניקות אחרות שנוצלו לשלול עכברים צעירים כוללים הלם חשמלי, מצגת של גירויים לא נעימים, אבל טכניקות אלה אינם יכולים לשמש עבור הגבלת שינה כרונית ויש יותר מלחיץ טיפול עדין7, 15. הגבלת שינה כרוני יכול להתבצע גם באמצעות פרוטוקול חזק שיכול לשמש עם או בלי EEG אלקטרודה השרשה ותוכנות מחשב משויך, אך פרוטוקול זה אינה מונעת כולנו לישון, ולכן הוא פחות נשלט לעומת טיפול עדינה4,16. היכולת להגביל או לשלול עכברים של שינה במשך ימים רבים ברציפות ללא ציוד ספציפי, תוכנות מחשב או השתלת אלקטרודה היא יתרון לשיטת טיפול עדין. הגבלת שינה כרונית באמצעות טיפול עדין ביעילות מגביל שינה בחולדות neonatal ומייצרת מגוון של שינויים התנהגותיים בעקבות שינה חסך התקופה8,11,12, 17.
כאן, אנו מתארים תוצאות בו מניעת שינה כרוניות במשך שלוש שעות לכל יום מיום כמחנכת 5 (P5) כדי P42 משפיע באופן משמעותי גדושה של עכברים בעקבות תקופה של 30 יום התאוששות שבו שינה לא מופרע. תוצאות אלו מדגישים את ההשפעות ארוכות הטווח של הגבלת שינה כרונית במהלך הפיתוח על התנהגות עתידית.
Protocol
Representative Results
Discussion
כאן אנו מתארים שיטה עבור מניעת שינה, עדין טיפול, יכול לשמש שני הגורים מכרסמים, אצל מבוגרים. מסירת עדין דורשת חוקרים לבחון עכברים למשך כל תקופת חסך שינה, בעדינות ויפיצו את החיות בכל פעם הם לא פעילים או עוויתות למניעת שינה. מחקרי חסך שינה מוקדמת יש לאמת באמצעות הקלטות העוויתיים סימולטני (EEG) כי…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
מחקר זה מומן על ידי מגזר תוכנית מחקר של מכון NIMH (ZIA MH00889). RMS גם נתמך על ידי מלגת פוסט-דוקטורט FRAXA.
Materials
| C57BL/6J mice | Jackson Labs | 000664 | Wildtype mice used |
| Super Mouse 750 Mouse Cage | Lab Products, Inc. | Cages for the mice | |
| SANI-Chips Bedding | PJ Murphys | Bedding for the mice | |
| S&S Bristle Brush Assortment Pack | Staples | Item # 13764, Model AB37100 | Paint brushes are used to gently poke mice |
References
- Picchioni, D., Reith, R. M., Nadel, J. L., Smith, C. B. Sleep, plasticity and the pathophysiology of neurodevelopmental disorders: the potential roles of protein synthesis and other cellular processes. Brain Sci. 4 (1), 150-201 (2014).
- Li, W., Ma, L., Yang, G., Gan, W. B. REM sleep selectively prunes and maintains new synapses in development and learning. Nat Neurosci. 20 (3), 427-437 (2017).
- Peirano, P. D., Algarin, C. R. Sleep in brain development. Biol Res. 40 (4), 471-478 (2007).
- Mirmiran, M., et al. Effects of experimental suppression of active (REM) sleep during early development upon adult brain and behavior in the rat. Brain Res. 283 (2-3), 277-286 (1983).
- Feng, P., Ma, Y. Instrumental REM sleep deprivation in neonates leads to adult depression-like behaviors in rats. Sleep. 26 (8), 990-996 (2003).
- Frank, M. G., Morrissette, R., Heller, H. C. Effects of sleep deprivation in neonatal rats. Am J Physiol. 275 (1 Pt 2), R148-R157 (1998).
- Todd, W. D., Gibson, J. L., Shaw, C. S., Blumberg, M. S. Brainstem and hypothalamic regulation of sleep pressure and rebound in newborn rats. Behav Neurosci. 124 (1), 69-78 (2010).
- Sare, R. M., Levine, M., Hildreth, C., Picchioni, D., Smith, C. B. Chronic sleep restriction during development can lead to long-lasting behavioral effects. Physiol Behav. 155, 208-217 (2016).
- Colavito, V., et al. Experimental sleep deprivation as a tool to test memory deficits in rodents. Front Syst Neurosci. 7, 106 (2013).
- Franken, P., Dijk, D. J., Tobler, I., Borbely, A. A. Sleep deprivation in rats: Effects on EEG power spectra, vigilance states, and cortical temperature. Am J Physiol. 261 (1 Pt 2), R198-R208 (1991).
- Araujo, P., Coelho, C. A., Oliveira, M. G., Tufik, S., Andersen, M. L. Neonatal sleep restriction increases nociceptive sensitivity in adolescent mice. Pain Physician. 21 (2), E137-E148 (2018).
- Araujo, P., Tufik, S., Anderson, M. L. Sleep and pain: A relationship that begins in early life. Pain Physician. 17 (6), E787-E798 (2014).
- Hairston, I. S., et al. Sleep deprivation effects on growth factor expression in neonatal rats: a potential role for BDNF in the mediation of delta power. J Neurophysiol. 91 (4), 1586-1595 (2004).
- Hairston, I. S., et al. Sleep deprivation elevates plasma corticosterone levels in neonatal rats. Neurosci Lett. 315 (1-2), 29-32 (2001).
- Blumberg, M. S., Middlemis-Brown, J. E., Johnson, E. D. Sleep homeostasis in infant rats. Behav Neurosci. 118 (6), 1253-1261 (2004).
- Feng, P., Vogel, G. W., Obermeyer, W., Kinney, G. G. An instrumental method for long-term continuous REM sleep deprivation of neonatal rats. Sleep. 23 (2), 175-183 (2000).
- Xu, Z. Q., Gao, C. Y., Fang, C. Q., Zhou, H. D., Jiang, X. J. The mechanism and characterization of learning and memory impairment in sleep-deprived mice. Cell Biochem Biophys. 58 (3), 137-140 (2010).
- Barriga, C., Martin, M. I., Tabla, R., Ortega, E., Rodriguez, A. B. Circadian rhythm of melatonin, corticosterone and phagocytosis: Effect of stress. J Pineal Res. 30 (3), 180-187 (2001).
- Nadler, J. J., et al. Automated apparatus for quantitation of social approach behaviors in mice. Genes Brain Behav. 3 (5), 303-314 (2004).
- Thomas, A., et al. Marble burying reflects a repetitive and perseverative behavior more than novelty-induced anxiety. Psychopharmacology (Berl). 204 (2), 361-373 (2009).
- Karlsson, K. A., Blumberg, M. S. The union of the state: Myoclonic twitching is coupled with nuchal muscle atonia in infant rats. Behav Neurosci. 116 (5), 912-917 (2002).
