تسجيل وتحليل إيقاعات الساعة البيولوجية في تشغيل عجلة النشاط في القوارض
Summary
إيقاعات الساعة البيولوجية في تشغيل عجلة الطوعية النشاط في الثدييات تقترن بإحكام إلى التذبذبات الجزيئية من ساعة ماجستير في الدماغ. على هذا النحو، يمكن استخدام هذه الإيقاعات اليومية في السلوك لدراسة تأثير العوامل الوراثية، الدوائية، والبيئية على سير عمل هذه الساعة اليومية.
Abstract
عندما القوارض الدخول مجانا إلى عجلة دوارة في قفص وطنهم، والاستخدام الطوعي لهذه العجلة تعتمد على الوقت من اليوم 1-5. القوارض ليلية، بما في ذلك الفئران، الهامستر، والفئران، وتنشط أثناء الليل وغير نشطة نسبيا خلال النهار. العديد من التدابير السلوكية والفيزيولوجية أيضا يحمل إيقاعات اليومية، ولكن في القوارض، تشغيل عجلة النشاط بمثابة مقياس موثوق للغاية ومريحة لإخراج على مدار الساعة الإيقاعية الرئيسية، ونواة suprachiasmatic (SCN) من منطقة ما تحت المهاد. بشكل عام، من خلال عملية تسمى الرائعة entrainment، فإن نمط اليومية للتشغيل عجلة النشاط محاذاة بشكل طبيعي مع دورة ضوء الظلام البيئية (LD دورة، على سبيل المثال 12 ساعة ضوء: 12 ساعة الظلام). يتم إنشاء التطور الطبيعي ايقاعات كل يوم ولكن في أنماط السلوك الذي يحمل ~ فترة ساعة 24، وتستمر في الظلام المستمر. وهكذا، في حال عدم وجود دورة LD، يمكن تسجيل وتحليل تشغيل عجلة النشاطأن تستخدم لتحديد الوقت شخصي من اليوم. لأن يتم توجيه هذه الإيقاعات من الساعة اليومية يشار إلى شخصي الوقت من اليوم إلى الساعة البيولوجية حيث أن الوقت (CT). في المقابل، عندما دورة LD موجودا، ويسمى الوقت من اليوم الذي تم تحديده من قبل دورة LD البيئية الوقت zeitgeber (ZT).
على الرغم من أن ترتبط عادة إيقاعات الساعة البيولوجية في إدارة عجلة النشاط إلى الساعة SCN 6-8، يمكن أيضا مؤشرات التذبذب اليومية في العديد من المناطق الأخرى من الدماغ والجسم 9-14 أن تشارك في تنظيم إيقاعات النشاط اليومي. على سبيل المثال، ايقاعات يومية في الغذاء الاستباقي النشاط لا تتطلب SCN 15،16 وبدلا من ذلك، ترتبط مع التغيرات في نشاط خارج SCN مؤشرات التذبذب 17-20. وهكذا، يمكن تشغيل التسجيلات عجلة النشاط تقديم معلومات السلوكية مهم ليس فقط عن إخراج سيد مدار الساعة SCN، ولكن أيضا على نشاط خارج SCN مؤشرات التذبذب. نحن أدناه descrمكتب التربية الدولي للمعدات والطرق المستخدمة لتسجيل وتحليل وعرض الإيقاعية ايقاعات النشاط الحركي في القوارض المختبر.
Protocol
Representative Results
Discussion
رصد إيقاعات النشاط اليومي باستخدام عجلات تشغيل هو الأسلوب الأكثر استخداما وموثوق بها لتقييم مخرجات رئيسية على مدار الساعة اليومية في القوارض ليلية. عجلة النشاط الأمد، ومع ذلك، هو واحد فقط من العديد من جوانب السلوك وعلم وظائف الأعضاء التي يمكن رصدها بشكل مستمر. على ا…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
فإن الكتاب أود أن أنوه الجوائز المرتبات والمنح والمعدات، والصناديق العاملة من فون دي لا سانتيه بحوث كيبيك EN (FRSQ)، الكندي معاهد للبحوث الصحية (CIHR)، والعلوم الطبيعية والهندسة مجلس البحوث كندا (NSERC)، وجامعة كونكورديا برنامج كراسي البحث (CRUC)، وكذلك ردود الفعل مدروس على هذه المخطوطة من الدكتور جين ستيوارت.
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).
