Article de méthode

Enregistrement et analyse des rythmes circadiens dans la course roue-activité chez les rongeurs

DOI :

10.3791/50186

⸱

24 janvier 2013

 ,  , 
1Douglas Mental Health University Institute, Department of Psychiatry, McGill University , 2Center for Studies in Behavioral Neurobiology, Department of Psychology, Concordia University

Dans cet article

Résumé

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Les rythmes circadiens en cours d'exécution volontaire roues activité chez les mammifères sont étroitement associés aux oscillations moléculaires d'une horloge maître dans le cerveau. En tant que tel, ces rythmes quotidiens du comportement peut être utilisée pour étudier l'influence de facteurs génétiques, pharmacologiques et environnementaux sur le fonctionnement de cette horloge circadienne.

Résumé

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Lorsque les rongeurs ont accès gratuitement à une roue qui tourne dans leur cage, l'utilisation volontaire de cette roue dépend du moment de la journée 1-5. Rongeurs nocturnes, dont les rats, les hamsters et les souris, sont actifs pendant la nuit et relativement inactif pendant la journée. De nombreuses autres mesures comportementales et physiologiques présentent également des rythmes quotidiens, mais chez les rongeurs, la course roues activité constitue une mesure particulièrement fiable et commode de la sortie de l'horloge circadienne principale, le noyau suprachiasmatique (NSC) de l'hypothalamus. En général, par le biais d'un processus appelé entraînement, le modèle journalier de courir roues activité sera naturellement s'aligner sur l'environnement cycle lumière-obscurité (cycle LD, par exemple 12 heures de lumière: 12 h-foncé). Rythmes circadiens sont cependant générés de manière endogène les modèles de comportement qui présentent une période de 24 heures ~, et persister dans l'obscurité constante. Ainsi, en l'absence d'un cycle LD, l'enregistrement et l'analyse de l'activité dans une roue peutêtre utilisée pour déterminer le temps subjectif-de-jour. Parce que ces rythmes sont dirigés par l'horloge circadienne la subjectivité du temps de la journée est appelée rythme circadien (CT). En revanche, quand un cycle LD est présent, le temps de la journée qui est déterminée par le cycle de l'environnement LD est appelé le temps zeitgeber (ZT).

Bien que les rythmes circadiens dans une roue d'activité sont généralement liés à l'horloge 6-8 SCN, oscillateurs circadiens dans de nombreuses autres régions du cerveau et du corps 14.9 pourrait également être impliquée dans la régulation des rythmes d'activité quotidienne. Par exemple, les rythmes quotidiens en nourriture anticipation activité ne nécessite pas le SCN 15,16 et à la place, sont en corrélation avec des changements dans l'activité des extra-SCN oscillateurs 17-20. Ainsi, les enregistrements d'activité en cours d'exécution roues peuvent fournir d'importants renseignements sur le comportement non seulement à propos de la sortie de l'horloge du SCN maître, mais aussi sur l'activité des extra-SCN oscillateurs. Ci-dessous nous descrBIE Le matériel et les méthodes utilisés pour enregistrer, analyser et afficher des rythmes circadiens d'activité locomotrice des rongeurs de laboratoire.

Protocole

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1. Logement des animaux

  1. Cage: Afin d'enregistrer l'activité d'une roue d'un rongeur individuel, chaque cage doit accueillir un rongeur unique et une roue d'. Parce que les roues de course peut être considéré comme une forme d'enrichissement, tous les rongeurs dans toute étude devrait avoir un accès similaire à une roue qui tourne.
  2. Changements Literie: manipulation des animaux ainsi que des changements dans des cages ou de la literie peuvent tous avoir des effets non-photique sur les rythmes circadiens 21-23, oui, des cages avec des mailles-sol sont idéales car elles minimisent le contact avec l'animal. Malgré la disponibilité d'un tel plateau de système, des changements de literie doit être évitée pendant les phases critiques d'une expérience. Les alternatives comprennent l'utilisation des lits de plus longue durée, ce qui permettrait des changements plus rares cages, cages ou changeantes sur un calendrier pseudo-aléatoire.
  3. Boîtes d'isolement: Les cages devraient être conservés dans des boîtes d'isolement qui sont insonorisée, la lumière-controlled et bien ventilé. En fonction de la taille et de la configuration des boîtiers d'isolation, le nombre de cages dans chaque zone est généralement compris entre 1-8. Lorsque le logement cages multiples dans une boîte d'isolation unique, il faut être conscient que les diverses odeurs et des sons provenant d'animaux autres peuvent avoir des effets confondants sur le comportement circadien des animaux individuels. Pour éviter ces problèmes, il faut essayer de loger une cage d'isolation par boîte.
  4. Ventilation: débit d'air adéquat est impératif de faire les cases d'un milieu familial confortable pour les rongeurs. Le ventilateur dans chaque zone doit être à capuchon, de manière à empêcher la lumière provenant de l'extérieur de la zone d'atteindre l'intérieur. De plus, les fans pourront généralement éliminer l'air de la boîte et le faire sauter dans la pièce. Petites étanches à la lumière des évents permettent à l'air de pénétrer dans les boîtiers d'isolation à partir de plusieurs points, et contribuer à éviter brises mal à l'aise. Afin de vérifier que la ventilation est adéquate, la température à l'intérieur de la boîte d'isolation (lorsquefermé pendant plusieurs heures, avec des lumières sur) doit être pratiquement identique à la température de la pièce où il est logé.
  5. Eclairage: l'intensité lumineuse de l'environnement devrait être la même dans toutes les cages. Organiser une lumière unique dans un lieu semblable au-dessus de chaque cage, et de toujours utiliser la même marque / type d'ampoule. Utilisez un éclairage d'intensité modérée (100-300 lux) au niveau de la cage. Eviter les niveaux d'éclairement trop élevés, qui sont plus susceptibles de produire des changements directs sur le comportement attribuables à la lumière plutôt que le système circadien, en soi (masquage, par exemple).
  6. Darkness / Dim éclairage rouge: S'il est nécessaire de manipuler ou traiter les animaux dans l'obscurité (par exemple dans l'obscurité constante ou la nuit), lunettes de vision nocturne devrait être utilisé. Alternativement, parce que le système circadien est relativement insensible aux longueurs d'onde rouges, dim éclairage rouge peut être utilisé. La lumière rouge spécifique que vous utilisez doit être testé pour s'assurer qu'il ne alter une roue d'activité (masquage par exemple) ou réglez l'horloge circadienne (par exemple produire un décalage de phase).

2. Collecte de données (voir Figure 1 - Configuration matérielle Vitalview)

  1. Exécution de roues: Le diamètre et l'ergonomie de la roue de roulement va changer la fréquence d'utilisation 24. Ainsi, utiliser des roues plus petites et plus légères pour les souris, et les grandes roues plus lourdes pour les rats. Lors du lavage et de réinstaller les roues, veiller à ce que les roues sont en mesure de spin libre, ne pas "vaciller", et que les enregistrements micro-interrupteurs sont activés par chaque tour de roue.
  2. Micro-interrupteurs: Chaque tour de la roue de roulement doit activer un champ magnétique ou mécanique micro-interrupteur. Informations à partir de la micro-interrupteur est transmise par l'intermédiaire d'un canal unique et enregistrés par un ordinateur qui peut bin les données au cours du temps (par exemple tous les 2, 5, 6, ou 10 min).
  3. Matériel informatique: Notre running roues enregistrements sont réalisés avec Vitalview, une plateforme matérielle et logicielle développée par Mini Mitter ( http://www.minimitter.com/vitalview_software.cfm ). Cependant, il ya des plates-formes d'enregistrement tels que ClockLab, développé par Actimetrics ( http://www.actimetrics.com/ClockLab/ ). Les deux plates-formes de rassembler des données issues de nombreuses sources à canal unique (par exemple, un seul micro-interrupteur actionné par une seule roue tourne) dans un fichier informatique unique. Les données provenant des canaux individuels peuvent ensuite être représentées graphiquement et analysées séparément à une date ultérieure.

3. Les enregistrements de données

  1. Fichiers: Les plates-formes logicielles mentionnées ci-dessus peuvent être utilisées pour séparer les voies simples de sorte que les fichiers individuels sont créés pour chaque enregistrement dans une roue. Ces données sont mieux visualisés graphiquement et avec spécialement designeprogrammes d tels que Actiview (Minimitter, Bend, OR), Circadia ou Clocklab (Actimetrics, Wilmette, IL) qui peuvent tous produire périodogrammes et actograms. Cependant, un seul canal fichiers peuvent également être ouvertes et analysées à l'aide de tableurs généraux tels que Excel (Microsoft, Redmond, WA).
  2. Calcul du temps du rythme circadien (CT): CT 12 est, par définition, le début de la course roues activité chez les rongeurs nocturnes. Parallèlement à la journée de 24 heures, par convention, un jour circadien est divisé en 24 h circadien. Par conséquent, si le rythme circadien free-running période est de 24 heures 30 min tel que mesuré par l'horloge murale, CT 0 aura lieu environ 12 heures 15 min après CT12.

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Résultats

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  1. Programmes informatiques: programmes informatiques spécialisés sont généralement utilisés dans la production de actograms et le calcul de la période circadienne. Ces programmes comprennent, mais ne sont pas limités à, Actiview (Minimitter, Bend, OR) et Circadia.
  2. Actograms: Actograms fournir une illustration graphique des tendances quotidiennes de fonctionnement roues activité. Il ya un seul tracé (axe x = 24 h) et double-tracé (axe x = 48 h) actograms. Les deux jours parcelle méthodes séquent...

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Discussion

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Surveillance des rythmes d'activité par jour à l'aide des roues de roulement est la méthode la plus couramment utilisée et fiable pour évaluer la sortie de l'horloge circadienne chez les rongeurs nocturnes. Roue marche à l'activité, cependant, n'est qu'un des nombreux aspects du comportement et de la physiologie qui peuvent être surveillés en permanence. Bien que la grande majorité des une roue d'activité a lieu pendant la nuit, plus de 30% de l'éveil totale survient au cours de la journé...

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Déclarations de divulgation

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Aucun conflit d'intérêt déclaré.

Remerciements

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Les auteurs tiennent à remercier les bourses salariales, subventions d'équipement et les fonds de fonctionnement des Fonds de la recherche en santé du Québec (FRSQ), les Instituts de recherche en santé du Canada (IRSC), en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG), et l'Université Concordia Programme des chaires de recherche (CRUC), ainsi que la rétroaction réfléchie sur ce manuscrit du Dr Jane Stewart.

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Matériaux

Nom du réactif Société Commentaires (optionnel) Grid pour cage

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
Vitalview Carte et logiciels 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)
Interrupteur magnétique Mini Mitter # 130-0015-00 (Bend, OR, USA)
Assembly C-50 Câble Mini Mitter # 060-0045-10 (Bend, OR, USA)
Rat courir roue Mini Mitter # 640-0700-00 (Bend, OR, USA)
Support Cage et le bac Mini Mitter # 640-0400-00 (Bend, OR, USA)
Utilisable couper cage Mini Mitter # 664-2154-00 (Bend, OR, USA)
Mini Mitter # 676-2154-00 (Bend, OR, USA)
Mini Mitter # 684-2154-00 (Bend, OR, USA)
Boîtier de lampe Microlites scientifique # R-101 (Toronto, ON, Canada)
4W Lampes fluorescentes Microlites scientifique # F4T5/CW (Toronto, ON, Canada)
Isolation des chambres Sur mesure 28 "H x 20" W x 28 "D ½" Black mélamine.

Références

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Mots-clés

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