Uyku süresi Rodents noninvaziv, yüksek üretilen iş belirlenmesi
Summary
Etkinlik tabanlı ev-kafes izleme aracılığıyla uyku ölçme bir yüksek-den geçerek yöntemi açıklamak. Bu yöntem geleneksel EEG tabanlı yöntemleri avantaj sunar. Toplam uyku süresi belirlenmesi için de doğrulanır ve uyku insan hastalık kemirgen modellerinde izlemek için güçlü bir araç olabilir.
Abstract
Geleneksel olarak, uyku bir electroencephalogram (EEG) tarafından kontrol edilmektedir. EEG çalışmalar Rodents cerrahi implantasyon elektrot bir uzun iyileşme döneminde tarafından takip gerektirir. Bir EEG kaydı gerçekleştirmek için hayvan baş bağlama için doğal olmayan bir urgan oluşturma bir alıcı bağlıdır. EEG izleme zaman alıcıdır, taşıyan hayvan için riske ve tamamen doğal bir ortamda uyku ölçümü için değil. Uyku, özellikle yüksek üretilen iş moda algılamak için alternatif yöntemler büyük ölçüde uyku araştırma alanında ilerlemek. Burada, uyku etkinlik tabanlı ev-kafes izleme yoluyla tespit için doğrulanmış bir yöntemi açıklanmaktadır. Önceki çalışmalarda bu yöntemle değerlendirildi uyku uyku geleneksel EEG tabanlı önlemler tarafından tanımlanan ile anlaşma yüksek derecede sahip olduğunu göstermektedir. Bu yöntem için toplam uyku zaman doğrulanır ise uyku ne dersin süresi zamansal çözünürlük daha iyi olan EEG tarafından değerlendirilmesi unutmamak gerekir. EEG de hızlı göz hareketleri (REM) ve sigara REM uykusu, uyku kesin yapısını hakkında detaylı bilgi veren, ayırabilir. Yine de, etkinlik tabanlı uyku belirlenmesi birden fazla gün kesintisiz uyku çözümlemek ve uyku (stres gibi) Akut bir olaya yanıt olarak değerlendirmek için kullanılabilir. İşte, bu sistemin gücü fare yanıt günlük mayi enjeksiyonları olarak algılamaya göstermektedir.
Introduction
Uyku vücut ve beyin uyanıklık1günlük yük takip restorasyonu için önemli işlevleri vardır. Bu uyku bellek saklama ve genel beyin plastisite1bir rol oynadığı gösterilmiştir. EEG uyku2algılamak için altın standarttır. Kemirgen, EEG izleme cerrahi implantasyon2kurtarmak için bir süre sonra hayvan ihtiyacı baş bağlama için yapıştırılmış elektrot gerektirir. Kurtarma sonra hayvan kayıt aygıt bağlıysa ve başka bir verilir habituation2dönem. Kurtarma ve habituation gerekli bu süreler, nedeniyle EEG zaman alan ve zahmetli ve büyük ölçüde makul gerçekleştirilemez. Ayrıca, elektrot implantasyon cerrahi işlem hayvanın doğal bir riski taşımaktadır. Son olarak, uyku EEG çalışmalarda puanlama için veri analizi de çok zahmetli olduğunu. Alternatif, uyku izleme, non-invaziv ve yüksek üretilen iş yöntemi büyük ölçüde kemirgen uyku araştırma yardım.
Uyku algılamak için kullanılan bir etkinlik tabanlı ev-kafes izleme sistemi EEG çalışmalar sınırlamaları giderir. Basit öncül etkin olmayan bir hayvan büyük olasılıkla bir uyku hayvan olmasıdır. Bu gösterilmiştir 40 s (10 s dönemini içinde binned) sürekli hareketsizlik bir ölçüsüdür güvenilir bir EEG (88-%94 anlaşması için gösterilen)3ile ölçüldüğü şekilde uyku. Ana sayfa-kafes izleme sistemleri çalışma en az kurulum süresi ile hayvanların büyük grupları için kullanılabilir. Bunun hayvanlar yaklaşık bir gün ev-kafes izleme sistemi4 hafta EEG çalışmaları2için gerekli kurtarma aksine bireysel konut için alıştırmak için alır göstermiştir. Buna ek olarak, bazı ayarlar da vücut ısısı, kalp hızı, etkinliği ve besleme gibi fizyolojik parametreler algılayabilir. Sıcaklık ve kalp hızı küçük bir verici implantasyon belirlenir. Bu parametreler fare hakkında daha fazla bilgi sağlayabilir ve daha iyi uyku ve nasıl etkilenir anlayışımız için sağlanması için uyku kayıt ile paralel olarak kullanılabilir.
O güçlü bir araç olmakla birlikte, etkinlik tabanlı ev-kafes izlenmesi dan elde edilebilir veri türleri için bazı sınırlamalar vardır. EEG çalışmalar REM ve non – REM uyku uyku mimarisi daha derin bir anlayış için önemli olabilir, arasında ayırt edebilir. Etkinlik tabanlı ev-kafes izleme sistemleri sadece toplam uyku süresi için veri sağlayabilir. Her ne kadar verim etkinlik tabanlı ev-kafes izleme için uyku ne dersin süresi hakkında bilgi verir, buna ek olarak, biz doğru dersin süresi 40 s aralıkları3doğal sınırlamalardan dolayı değerlendirmek değildir. Bu sınırlamaları rağmen ev-kafes uyku süresi izlemek hayvanın sağlığı ve davranış5de dahil olmak üzere birçok aşağı akım faktör etkileyebilecek önemli bir biyolojik ölçü birimi sağlar.
Etkinlik tabanlı ev-kafes izleme uyku çok yönlülüğünü gösteren birçok çalışmalarda tespit etmek için kullanılmıştır. Biz bu çalışmaları4,6,7,8,9,10,11,12örneğini cite. Yöntemi ek olarak sunulan faaliyet tabanlı izleme, her biri kendi sınırlamaları13,14içeren yolu ile uyku tespit başka yöntemleri de vardır. Bazı uyku muayene ederken bazı bu çalışmaların kesintisiz uyku (72 h) uzun süre 24 h bloklar halinde incelemek. Bu çalışmada, biz günlük mayi (IP) enjeksiyonları ve kırılgan X Sendromu (Fmr1 KO fareler), bir fare modeli periyodik kafes değişikliklere tepki sonra her 24 saat süreyle uyku analiz mevcut. Çünkü onlar uyku4 azalttı ve duyusal bilgileri15için hiper-reaktif olmak olan Fmr1 KO fareler seçtik. Bizim veri uyku düzeni stresli bir olaya yanıt olarak yapılan değişiklikleri algılama yeteneğini vurgulayın. Bu yöntem, farelerin büyük tabur kadar uykusunda hakkında genel bilgi almak için idealdir. Yöntemi belirli genetik değişiklikler farmakolojik tedaviler veya tetikleyici gibi olayları için yanıt etkileri üzerinde uyku, etkileri anlamak için yararlı olabilir. Ayrıca, yöntem daha ilgili çalışmalar başlatılıyor önce tarama bir yanıt için basit bir araç sağlar.
Protocol
Representative Results
Discussion
Burada, ev kafeste etkinliğini izleme tabanlı uyku süresi tespiti için invaziv olmayan, yüksek üretilen iş bir yöntem mevcut. Bu yöntemi toplam uyku süresi değerlendirilmesi, EEG çalışmalar3karşı doğrulandı. Etkinlik tabanlı ev-kafes izleme basit, invaziv olmayan ve çok sayıda hayvan nüfus çalışmaları için geçerli. Uyku (örneğin uyku ne dersin süresi ve uyku aşamaları) hakkında ayrıntılı bilgi veremem bu sınırlı olmamasıdır.
Bu …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Yazarlar NIH Fellows Yayın Kurulu yayın onların yardım için kabul etmek istiyorum. Bu araştırma NIMH (Ziya MH00889) Intramural araştırma programı tarafından finanse edildi. RMS FRAXA doktora sonrası bursu tarafından da desteklenmiştir.
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 |
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 sciences. 4, 150-201 (2014).
- Ingvar, M. C., Maeder, P., Sokoloff, L., Smith, C. B. The effects of aging on local rates of cerebral protein synthesis in rats. Monographs in neural sciences. 11, 47-50 (1984).
- Pack, A. I., et al. Novel method for high-throughput phenotyping of sleep in mice. Physiological genomics. 28, 232-238 (2007).
- Sare, R. M., et al. Deficient Sleep in Mouse Models of Fragile X Syndrome. Front Mol Neurosci. 10, (2017).
- Alvarez, G. G., Ayas, N. T. The impact of daily sleep duration on health: a review of the literature. Progress in cardiovascular nursing. 19, 56-59 (2004).
- Kincheski, G. C., et al. Chronic sleep restriction promotes brain inflammation and synapse loss, and potentiates memory impairment induced by amyloid-beta oligomers in mice. Brain, behavior, and immunity. 64, 140-151 (2017).
- Sare, R. M., Levine, M., Hildreth, C., Picchioni, D., Smith, C. B. Chronic sleep restriction during development can lead to long-lasting behavioral effects. Physiology & behavior. 155, 208-217 (2015).
- Moretti, P., Bouwknecht, J. A., Teague, R., Paylor, R., Zoghbi, H. Y. Abnormalities of social interactions and home-cage behavior in a mouse model of Rett syndrome. Human molecular genetics. 14, 205-220 (2005).
- Guzman, M. S., et al. Mice with selective elimination of striatal acetylcholine release are lean, show altered energy homeostasis and changed sleep/wake cycle. Journal of neurochemistry. 124, 658-669 (2013).
- Vecsey, C. G., et al. Daily acclimation handling does not affect hippocampal long-term potentiation or cause chronic sleep deprivation in mice. Sleep. 36, 601-607 (2013).
- Bogdanik, L. P., Chapman, H. D., Miers, K. E., Serreze, D. V., Burgess, R. W. A MusD retrotransposon insertion in the mouse Slc6a5 gene causes alterations in neuromuscular junction maturation and behavioral phenotypes. PloS one. 7, e30217 (2012).
- Angelakos, C. C., et al. Hyperactivity and male-specific sleep deficits in the 16p11.2 deletion mouse model of autism. Autism research: official journal of the International Society for Autism Research. 10, 572-584 (2017).
- Fisher, S. P., et al. Rapid assessment of sleep-wake behavior in mice. Journal of biological rhythms. 27, 48-58 (2012).
- Mang, G. M., et al. Evaluation of a piezoelectric system as an alternative to electroencephalogram/ electromyogram recordings in mouse sleep studies. Sleep. 37, 1383-1392 (2014).
- Chen, L., Toth, M. Fragile X mice develop sensory hyperreactivity to auditory stimuli. Neuroscience. 103, 1043-1050 (2001).
