Quantification de la dynamique infra-lente de la puissance spectrale et de la fréquence cardiaque chez les souris dormantes

Laura M. J. Fernandez; Sandro Lecci; Romain Cardis; Gil Vantomme; Elidie Béard; Anita Lüthi

doi:10.3791/55863

Article de méthode

Quantification de la dynamique infra-lente de la puissance spectrale et de la fréquence cardiaque chez les souris dormantes

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DOI :

10.3791/55863

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2 août 2017

Laura M. J. Fernandez¹ , Sandro Lecci¹ , Romain Cardis¹ , Gil Vantomme¹ , Elidie Béard¹ , Anita Lüthi¹

¹Department of Fundamental Neurosciences, University of Lausanne

Dans cet article

Résumé

Ici, nous présentons des procédures expérimentales et analytiques pour décrire la dynamique temporelle des variables neuronales et cardiaques du sommeil non-REM chez la souris, qui modulent la réactivité du sommeil aux stimuli acoustiques.

Résumé

Trois états de vigilance dominent la vie des mammifères: l'éveil, le sommeil non-rapide des yeux (non-REM) et le sommeil paradoxal. Comme plus de corrélats neuronaux de comportement sont identifiés chez les animaux en mouvement libre, cette subdivision à trois fois devient trop simpliste. Au cours de l'éveil, des ensembles d'activités corticales globales et locales, ainsi que des paramètres périphériques tels que le diamètre pupillaire et l'équilibre sympathovagal, définissent différents degrés d'éveil. Il ne reste pas clair dans quelle mesure le sommeil forme également un continuum d'états du cerveau - dans lequel le degré de résilience aux stimuli sensoriels et à l'excitation, et peut-être à d'autres fonctions du sommeil, varie progressivement et comment les états physiologiques périphériques co-varient. La recherche de l'avancement des méthodes pour surveiller les paramètres multiples pendant le sommeil, ainsi que l'attribution des constellations de ces attributs fonctionnels, est essentielle pour affiner notre compréhension du sommeil en tant que processus multifonctionnel pendant lequel de nombreux effets bénéfiques doivent être exÉcouté. L'identification de nouveaux paramètres caractérisant les états du sommeil ouvrira des opportunités pour de nouvelles voies diagnostiques dans les troubles du sommeil.

Nous présentons une procédure pour décrire les variations dynamiques des états de sommeil non-REM de la souris via les signaux combinés de surveillance et d'analyse des électroencéphalogrammes (EEG) / électrocorticogramme (ECoG), électromyogramme (EMG) et électrocardiogramme (ECG) en utilisant des techniques d'enregistrement polysomnographique standard. En utilisant cette approche, nous avons constaté que le sommeil non-REM de la souris est organisé en cycles d'oscillations neuronales et cardiaques coordonnées qui génèrent des intervalles de 25 secondes successifs de fragilité élevée et faible aux stimuli externes. Par conséquent, les systèmes nerveux central et autonome sont coordonnés pour former des états de sommeil comportementalement distincts pendant le sommeil non-REM consolidé. Nous présentons des manipulations chirurgicales pour la surveillance polysomographique ( c'est-à-dire EEG / EMG combinée avec ECG) pour suivre ces cycles dans la souris librement dormante, l'analyse à quantiPar leur dynamique et les protocoles de stimulation acoustique pour évaluer leur rôle dans la probabilité de se réveiller. Notre approche a déjà été étendue au sommeil humain et promet de démêler les principes d'organisation communs des états de sommeil non-REM chez les mammifères.

Introduction

Le sommeil des mammifères est un état de repos comportemental et de résilience aux stimuli environnementaux. Malgré cette uniformité apparente, les paramètres polysomnographiques et autonomes indiquent que le sommeil se déplace entre des états neuronaux et somatiques qualitatifs et quantitativement différents sur diverses échelles temporelles et spatiales ¹ . Pendant quelques minutes à plusieurs dizaines de minutes, le basculement entre le sommeil non REM et REM se produit. Le sommeil non-REM s'accompagne d'une activité de grande amplitude et de basse fréquence dans l'EEG, avec un pic spectral autour de ~ 0,5 à 4 Hz, alors que le s....