Determinación no invasiva, de alto rendimiento de la duración del sueño en roedores
Summary
Se describe un método de alto rendimiento de medición de sueño por medio de la actividad casa jaula monitoreo. Este método ofrece ventajas sobre los métodos tradicionales basados en el EEG. Bien validado para la determinación de la duración total del sueño y puede ser una poderosa herramienta para controlar el sueño en modelos de roedores de la enfermedad humana.
Abstract
Tradicionalmente, el sueño es supervisado por un electroencefalograma (EEG). Estudios de EEG en roedores requieren implantación quirúrgica de electrodos seguido por un período de recuperación largo. Para realizar una grabación de EEG, el animal está conectado a un receptor, crear un anclaje natural al montaje de la cabeza. La supervisión de EEG es lento, lleva el riesgo de que el animal y no es un entorno totalmente natural para la medición del sueño. Métodos alternativos para detectar el sueño, particularmente en forma de alto rendimiento, adelantaría considerablemente el campo de la investigación del sueño. Aquí, describimos un método validado para la detección de sueño vía actividad casa jaula monitoreo. Estudios anteriores han demostrado que dormir evaluada a través de este método tiene un alto grado de acuerdo con definido por mediciones tradicionales basadas en EEG de sueño. Mientras que este método está validado para el tiempo total del sueño, es importante tener en cuenta que la duración del sueño pelea debería ser evaluada por un EEG que tiene mejor resolución temporal. El EEG también puede distinguir el movimiento de ojo rápido (REM) y no sueño del REM, dando más detalles sobre la naturaleza exacta del sueño. Sin embargo, determinación de sueño basado en la actividad puede utilizarse para analizar varios días dormir y para evaluar el sueño como respuesta a un evento agudo (como el estrés). A continuación, os mostramos el poder de este sistema para detectar la respuesta de ratones a inyecciones intraperitoneales diarias.
Introduction
Sueño tiene funciones importantes para la restauración del cuerpo y el cerebro después de la carga diaria de vigilia1. Se ha demostrado que el sueño desempeña un papel en la retención de la memoria y de plasticidad cerebral general1. El EEG es el estándar de oro para detectar el sueño2. En roedores, la supervisión de EEG requiere implantación quirúrgica de electrodos colocado en un soporte de cabeza, después de que el animal necesita un periodo de tiempo de recuperación2. Después de la recuperación, el animal se une al dispositivo de grabación y se da otro periodo de habituación2. Debido a estos necesarios periodos de recuperación y habituación, EEG es laborioso y desperdiciador de tiempo y no puede realizarse razonablemente a gran escala. Además, el procedimiento quirúrgico de implantación de electrodo conlleva un riesgo inherente al animal. Por último, el análisis de los datos de recuento de sueño en los estudios EEG también es muy laborioso. Alternativa, método no invasivo, de alto rendimiento de control de sueño ayudaría grandemente investigación sueño roedores.
Un basado en jaula de inicio sistema de monitoreo utilizado para detectar el sueño aborda las limitaciones de los estudios de EEG. La premisa simple que es un animal inactivo probablemente un animal dormido. Se ha demostrado que 40 s de inactividad continua (desechado en 10 épocas de s) es una medida confiable de sueño medidos con un EEG (mostrado acuerdo 88-94%)3. Jaula de hogar sistemas de monitoreo pueden utilizarse para el estudio de grandes grupos de animales con el tiempo de instalación mínimo. Hemos demostrado que se necesitan animales aproximadamente un día para habituarse a la vivienda individual en el hogar-jaula Monitoreo sistema4 en contraste con las semanas de recuperación para estudios de EEG2. Además, algunas configuraciones también pueden detectar parámetros fisiológicos como la temperatura corporal, frecuencia cardiaca, actividad y alimentación. Temperatura y la frecuencia cardiaca se determinan a partir de la implantación de un transmisor pequeño. Estos parámetros pueden proporcionar más información sobre el ratón y pueden usarse en paralelo con la grabación de sueño para añadir más a nuestra comprensión del sueño y cómo es afectado.
Si bien es una poderosa herramienta, existen algunas limitaciones a los tipos de datos que pueden ser adquiridos de actividad casa jaula monitoreo. Estudios de EEG pueden distinguir entre REM y no REM sueño, que puede ser importante para una comprensión más profunda de la arquitectura del sueño. Basado en jaula de hogar sistemas de monitoreo sólo pueden proporcionar datos para la duración total del sueño. Además, aunque el resultado de la actividad casa jaula monitoreo da información sobre la duración del sueño pelea, exactamente no podemos evaluar duración de la pelea debido a la limitación inherente de 40 s intervalos3. A pesar de estas limitaciones, casa jaula de duración proporciona una medida biológica importante que puede influir muchos factores aguas abajo, incluyendo la salud del animal y comportamiento5.
Actividad hogar jaula monitoreo se ha utilizado para detectar el sueño en muchos estudios que indican su versatilidad. Citamos un ejemplo de estos estudios4,6,7,8,9,10,11,12. Además del método presentado, existen otros métodos de detección de sueño vía supervisión basada en la actividad, cada uno con sus propias limitaciones13,14. Algunos de estos estudios examinan largos períodos de sueño ininterrumpido (72 h) mientras que algunos examinan sueño en bloques de 24 h. En este estudio, presentamos el análisis de sueño por cada período de 24 h después de la respuesta a inyecciones intraperitoneales (IP) y a los cambios de jaula periódica en un modelo murino de síndrome (ratones KO deFmr1 ) X frágil. Elegimos los ratones Fmr1 KO porque han reducido sueño4 y se presumen para ser hiper reactiva a información sensorial15. Nuestros datos ponen de relieve la capacidad de detectar cambios en los patrones del sueño en respuesta a un evento estresante. Este método es ideal para obtener información general sobre el sueño en grandes cohortes de ratones. El método puede ser útil para la comprensión de los efectos de las alteraciones genéticas específicas en el sueño, los efectos de los tratamientos farmacológicos, o respuestas a los eventos, como un factor estresante. Además, el método proporciona un medio simple de detección de una respuesta antes de iniciar estudios más.
Protocol
Representative Results
Discussion
Aquí, presentamos un método no invasivo, de alto rendimiento para la determinación de la duración del sueño basado en monitoreo de la actividad en la jaula de la casa. Este método de evaluación de tiempo de sueño total se ha validado contra EEG estudios3. Actividad hogar jaula monitoreo es simple, no invasivo y aplicable a estudios poblacionales en gran número de animales. Es limitado que no puede dar toda la información sobre el sueño (como pelea sueño y duración de las etapas del su…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Los autores desean reconocer la Junta Editorial de becarios de NIH por su asistencia editorial. Esta investigación fue financiada por el programa de investigación intramuros del NIMH (ZIA MH00889). RMS también fue apoyado por una Beca Postdoctoral de FRAXA.
Materials
| Comprehensive Lab Animal Monitoring System (CLAMS) | Columbus Instruments | Equipment and software to analyze sleep duration | |
| Captisol Research Grade | Captisol | RC-0C7-100 | Captisol for dissolving hydrophobic compounds |
| 30 G BD Needle 1/2 inch | BD | 305106 | Needle for injections |
| BD Disposable Syringes | Fisher | 14-823-30 | Syringes for injections |
| B6.129P2-Fmr1tm1Cgr/J | Jackson Labs | 3025 | Fmr1 KO mice |
| Super Mouse 750 Mouse Cage | Lab Products, Inc. | Homecages for the mice | |
| SANI-Chips Bedding | PJ Murphys | Bedding for the mice |
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