Aquí, presentamos procedimientos experimentales y analíticos para describir la dinámica temporal de las variables neuronales y cardíacas del sueño no REM en ratones, que modulan la respuesta del sueño a los estímulos acústicos.
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Artículo de método
Cuantificación de la dinámica infrarroja de la potencia espectral y la frecuencia cardíaca en ratones dormidos
En este artículo
Resumen
Resumen
Tres estados de vigilancia dominan la vida de los mamíferos: vigilia, sueño no rápido del movimiento ocular (no REM) y sueño REM. A medida que se identifican más correlatos neuronales del comportamiento en animales que se mueven libremente, esta subdivisión triple se vuelve demasiado simplista. Durante la vigilia, los conjuntos de actividades corticales globales y locales, junto con parámetros periféricos como el diámetro pupilar y el equilibrio simpatovagal, definen varios grados de excitación. Todavía no está claro hasta qué punto el sueño también forma un continuo de estados cerebrales -en el que el grado de resistencia a los estímulos sensoriales y la capacidad de despertar, y tal vez otras funciones del sueño- varían gradualmente y cómo los estados fisiológicos periféricos varían. La investigación que avanza los métodos para vigilar múltiples parámetros durante el sueño, así como atribuir a las constelaciones de estos atributos funcionales, es fundamental para perfeccionar nuestra comprensión del sueño como un proceso multifuncional durante el cual muchos efectos beneficiosos deben ser exEcuted La identificación de parámetros novedosos que caracterizan los estados de sueño abrirá oportunidades para nuevas vías diagnósticas en los trastornos del sueño.
Presentamos un procedimiento para describir las variaciones dinámicas de los estados de sueño no REM del ratón mediante la monitorización y el análisis combinados de señales de electroencefalograma (EEG) / electrocorticograma (ECoG), electromiograma (EMG) y electrocardiograma (ECG) usando técnicas estándar de grabación polisomnográfica. Utilizando este enfoque, encontramos que el sueño no REM del ratón se organiza en ciclos de oscilaciones neurales y cardíacas coordinadas que generan sucesivos intervalos de 25 s de alta y baja fragilidad a estímulos externos. Por lo tanto, los sistemas nerviosos centrales y autónomos están coordinados para formar estados de sueño conductuales distintos durante el sueño consolidado no REM. Presentamos las manipulaciones quirúrgicas para monitorización polisomnográfica ( es decir, EEG / EMG combinado con ECG) para rastrear estos ciclos en el ratón libremente dormido, el análisis a cuantiFy su dinámica, y los protocolos de estimulación acústica para evaluar su papel en la probabilidad de despertar. Nuestro enfoque ya se ha extendido al sueño humano y promete desentrañar los principios comunes de organización de los estados de sueño no REM en los mamíferos.
Introducción
El sueño de los mamíferos es un estado conductual de descanso y de resistencia a los estímulos ambientales. A pesar de esta aparente uniformidad, los parámetros polisomnográficos y autonómicos indican que el sueño se mueve entre los estados neural y somático cualitativamente y cuantitativamente diferentes en varias escalas temporales y espaciales 1 . En cuestión de minutos a decenas de minutos, se produce el cambio entre el sueño REM y REM. El sueño no REM se acompaña de una actividad de gran amplitud y baja frecuencia en el EEG, con un pico espectral alrededor de ~ 0,5-4 Hz, mientras que el sueño REM muestra actividad EEG regular en la banda ....
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Protocolo
Todos los procedimientos experimentales se realizaron de acuerdo con el Comité de Cuidado de Animales de la Universidad de Lausana y el Servicio de la Consommación y de los Asuntos Vétérinaires del Cantón de Vaud.
1. Cirugía para grabaciones de EEG / EMG-ECG
- Vivienda y selección de animales.
- Mantenga los animales (C57Bl / 6J, 7 - 9 semanas, 25 - 30 g) en un ciclo de oscuridad / luz de 12:12 h, alojados individualmente y bajo condiciones estándar (40% de humedad, 22ºC), con alimentos y agua Disponible ad libitum .
- Use sólo sujetos masculinos para evitar todas las influencias del ciclo....
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Resultados
Figura 2 A (panel superior) muestra estiramientos de 100 minutos de comportamiento espontáneo de sueño-vigilia, registrados a través de electrodos polisomnográficos implantados como se describe (ver Figura 1 ). Los aumentos y disminuciones de la amplitud de EEG y EMG en el inicio de sueño no REM son claramente visibles. El sueño REM intermitente está marcado por una disminución de la amplitud del EEG y una dismi.......
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Discusión
Aquí, mostramos cómo establecer un perfil temporal continuo de sueño no REM que integre las variables EEG, EMG y ECG. Este es un primer paso hacia el desarrollo de una descripción integradora del sueño del ratón, que puede ayudar a identificar la escala de tiempo previamente no reconocida sobre la cual se organizan resiliencia alta y baja al ruido durante el sueño no REM 1 . Una similar estructura temporal también se describe en el sueño humano no REM a través de un análisis análogo [
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Divulgaciones
Los autores declaran que no tienen intereses financieros en competencia.
Agradecimientos
Agradecemos a todos los miembros del laboratorio por su contribución a la escritura y la lectura cuidadosa de este manuscrito. Estamos agradecidos a Paul Franken por las discusiones estimulantes, la Dra. Gisèle Ferrand por los comentarios útiles sobre el protocolo quirúrgico, y el Dr. Jean-Yves Chatton por proporcionar los archivos ejecutables Labview originales para la exposición al ruido. La financiación fue proporcionada por la Fundación Nacional Suiza de Ciencia (Subvenciones 31003A_146244 y 31003A_166318) y el Estado de Vaud.
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Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Pegamento epoxi de 2 componentes | Henkel | Loctite EA 3450 | |
| Fibra de sutura absorbible (Prolene) | Ethicon | 5-0 FS-3 | |
| Pinzas Adson | FST | 11006-12 | |
| Hisopo antiséptico | VWR | 149-0332 | |
| Attane Isoflurano | Piramal | Isoflurano 250 ml | |
| Conectores 3 x 2 canales | ENA AG | 2.316 | Raster 2,54 x 2,54 mm; tamaño 5 x 8 x 9 mm; tamaño del pin 5 mm; http://www.ena.ch/ |
| Conmutador Dragonfly | Dragonfly | Modelo #SL-10 | |
| Amplificador EMBLA Amplificador | A10 | ||
| Tijeras finas | FST | 14108-09 | |
| Cabeza plana Tornillo de acero chapado en oro | J.I. Morris | FF00CE125 | https://jimorrisco.com/ |
| Alambre de oro | CMSA | T.69 5gr | http://www.cmsa.ch/en/ |
| Esponja hemostática | Pfizer | Gelfoam | |
| desinfectante a base de yodo (Betadine) | Mundipharma | solución estándar 60mL | |
| Acero de perforación Komet 1/005PM104 | UNOR AG | 22310 | |
| Software de análisis Matlab | MathWorks | R2016b | https://ch.mathworks.com/products/matlab.html |
| Microdrill | Fine Science Tools | 96758 | |
| Ratón Anestesia con gas Soporte para cabezal | Kopf Instruments | modelo 923-B | http://kopfinstruments.com/product/model-923-b-mouse-gas-anesthesia-head-holder/ |
| Ungüento oftálmico | Pharmamedica | VITA-POS | |
| Paladur (líquido) | UNOR AG | 2260215 | para cemento dental |
| Palavit (polvo) | UNOR AG | 5410929 | para cemento dental |
| Cuadro estereotáxico para animales pequeños | Kopf Instruments | modelo 930 | http://kopfinstruments.com/product/model-930-small-animal-stereotaxic-frame-assembly/ |
| Hilo de soldar | Stannol | 593072 | |
| Controlador de temperatura - Mini sonda rectal | Phymep | 4090502 | http://www.phymep.com/produit/dc-temperature-controller/ |
| Controlador de temperatura- almohadilla térmica | Phymep | 4090205 | http://www.phymep.com/produit/dc-temperature-controller/ |
Referencias
- Lecci, S., et al. Coordinated infra-slow neural and cardiac oscillations mark fragility and offline periods in mammalian sleep. Sci Adv. 3 (2), 1602026(2017).
- Rechtschaffen, A., Kales, A. A manual of standardized terminology, techniques and scoring system for sleep of human subjects. U.S. Department of Health, Education, and Welfare. , Washington, DC. (1968).
- Blake, H., Gerard, R. W.
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Reimpresiones y permisos
