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

L’objectif général de cette procédure est de décrire comment les activités neuronales et cardiaques sont coordonnées pendant le sommeil non paradoxal de la souris. Par la surveillance et l’analyse des signaux électroencéphalographiques, électromyographiques et électrocardiographiques. Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés dans le domaine du sommeil.

Comme la façon dont le sommeil réconcilie deux besoins essentiels et préservés au cours de l’évolution. Qui doivent être à la fois continus et fragiles. Le principal avantage de cette technique est qu’elle utilise la polysomnographie standard pour noter le sommeil non paradoxal d’une manière nouvelle, basée sur les réponses comportementales variables aux stimuli externes.

Nous avons d’abord eu l’idée de cette méthode lorsque nous avons observé que les souris endormies présentaient des réponses variables au bruit, telles que le réveil et le sommeil. En général, les personnes qui ne connaissent pas cette méthode auront du mal parce qu’elle combine des compétences chirurgicales, une expérimentation minimale et une analyse avancée. La démonstration visuelle de cette méthode est essentielle car plusieurs étapes essentielles sont nouvelles dans le domaine.

En particulier concernant le design comportemental et l’analyse de données. Les implications de cette technique s’étendent au diagnostic des troubles du sommeil chez l’homme. Parce qu’il identifie les moments de sommeil qui sont très fragiles.

Pour commencer la procédure, préparez-vous à EEG écogeolectrodes à l’aide de morceaux de fil d’or de 0,5 centimètre de long, chacun soudé sur une vis en acier plaqué or. Nettoyez-les ensuite avec de l’éthanol à 70 %. Ensuite, préparez deux électrodes EMG-ECG avec des fils d’or de trois à quatre centimètres de long.

Pliez les fils à un angle de 90 degrés à un centimètre d’une extrémité et préparez une bobine à l’autre extrémité. Entre les deux extrémités, pliez le fil pour créer une petite courbure qui correspond au profil de surface de l’os entre le cervelet et le lambda. Après cela, préparez un connecteur de tête femelle à mâle à six canaux en recouvrant le connecteur des broches femelles et mâles à la base avec du ruban adhésif.

Ajoutez ensuite aux broches aux coins un peu d’étain pour faciliter le processus de soudure. Dans cette étape, placez un animal anesthésié sur l’appareil stéréotaxique en positionnant la bouche. Cela réparera la tête de la souris.

Fixez ensuite la tête en positionnant les barres d’oreille au niveau du crâne avec leurs extrémités arrière émoussées. Ensuite, soulevez la peau au centre du crâne et coupez doucement la partie soulevée de la peau le long de la ligne médiane du haut du cou au niveau des yeux. Retirez ensuite le cuir chevelu.

Assurez-vous que la fenêtre est suffisamment grande pour voir clairement le bregma et les fissures lambda du crâne. Fixez la peau des deux côtés avec des serfines de bouledogue pour assurer l’accès à l’os. Ensuite, retirez soigneusement le tissu conjonctif à l’aide d’un scalpel.

Nettoyez la zone avec un désinfectant à base d’iode et séchez le crâne avec un écouvillon antiseptique. Ensuite, à l’aide d’une lame de scalpel tranchante, grattez le crâne pour obtenir une surface osseuse nettoyée et matifiée. À l’aide de la pointe du scalpel, grattez une grille comme un réseau de rainures avec une distance d’un à deux millimètres entre les rainures.

Ensuite, effectuez quatre craniotomies dans le crâne à des endroits spécifiques avec une micro-perceuse. Pendant le forage, soufflez la poussière d’os à l’aide d’une pipette pasteur et nettoyez tout saignement avec des écouvillons antiseptiques. En cas de saignement, assurez-vous qu’il est complètement arrêté avant de reprendre le processus.

Utilisez une éponge hémostatique pour accélérer l’hémostase. Fixez la vis dans une pince hémostatique. Sur l’hémisphère gauche, vissez deux vis plaquées or à travers les craniotomies.

Tenez la pince verticalement au-dessus de la craniotomie et tournez la vis sans dévier de la position verticale. Ouvrez doucement la pince hémostatique pour libérer la vis. Sur l’hémisphère droit, vissez les électrodes précédemment préparées à travers les craniotomies.

Ajoutez une goutte de colle sur la partie médiane du crâne pour assurer une adhérence étanche de l’EMG-ECG gauche. Soulevez avec précaution le bord de la peau des muscles du cou à l’aide d’une pince et insérez les fils EMG-ECG avec les extrémités enroulées dans les muscles. Pour détecter les signaux ECG cardiaques pendant le sommeil, assurez-vous que le fil EMG-ECG est inséré dans le muscle à une profondeur d’environ 0,8 à un centimètre.

Positionnez l’EMG-ECG gauche à côté de la vis d’ancrage postérieure gauche. Répétez la procédure pour insérer l’EMG-ECG droit. Positionnez l’EMG-ECG droit à côté de la vis d’ancrage antérieure gauche.

Assurez-vous que les extrémités des boucles sont placées aussi loin que possible les unes des autres. Il est important que les fils EMG-ECG soient insérés suffisamment profondément dans le muscle pour que la fréquence cardiaque puisse être détectée de manière fiable. À l’aide d’une spatule, appliquez la colle époxy à deux composants sur le crâne entre et autour des vis.

Laissez-le sécher à la lumière mais protégez les yeux de l’animal d’un éclairage excessif. Essayez de placer les broches du connecteur le plus près possible pour minimiser la hauteur de l’implant à l’aide d’une petite lampe crocodile. Soudez les quatre broches dans le coin du connecteur aux quatre fils.

Minimisez le temps de contact avec la panne à souder car cela chauffe rapidement les vis. Ensuite, remplissez l’espace entre la colle et le connecteur avec du ciment dentaire et recouvrez les pièces soudées. Créez une surface lisse et évitez les arêtes vives qui pourraient blesser l’animal.

De plus, évitez de toucher la peau car cela entraîne des démangeaisons. Retirez maintenant les sérafines de bouledogue. Désinfectez la plaie avec un désinfectant à base d’iode.

Si nécessaire, fermez la plaie avec des points de suture devant et derrière le connecteur. Ensuite, surveillez l’animal tous les jours pendant une semaine et recherchez une perte de poids, une activité réduite ou anormale et des signes d’infection. Cinq à six jours après l’opération, connectez le câble d’enregistrement au connecteur de la tête de l’animal, en le laissant dans sa cage d’origine.

Attendez quatre à cinq jours supplémentaires avant le début de l’enregistrement afin que l’animal s’habitue à la condition et dorme naturellement. Avec un logiciel polysomnographique commercial, enregistrez les données EEG et EMG-ECG sur 48 heures en utilisant des paramètres typiques tels que le gain de 2000 x, un taux d’échantillonnage de 2000 hertz à l’acquisition, un échantillonnage réduit à 200 hertz après l’acquisition. Appliquez un filtre passe-haut de 0,7 hertz pour toutes les traces EEG et un filtre passe-haut de 10 hertz pour toutes les traces EMG-ECG.

Dans cette démonstration, la souris a dormi pendant plus de 40 secondes. Voici les signaux caractéristiques de basse fréquence et de haute amplitude dans l’EEG et le faible tonus musculaire dans les traces EMG. Il est important que la souris dorme de manière stable pendant au moins 40 secondes avant que le bruit ne soit émis afin d’assurer une longue ligne de base pour l’analyse du sommeil, avant le réveil ou le sommeil.

Maintenant, un stimulus acoustique, ici un bruit blanc, sera délivré. Dans ce cas, la souris se réveille dans les 10 secondes. Notez que l’EEG se désynchronise lorsque la souris se réveille.

Dans un autre cas, la souris ne se réveille pas, même si le bruit a été émis pendant plus de 20 secondes. Notez que l’EEG ne se désynchronise pas. Voici les traces brutes de l’EEG en noir et les signaux EMG-ECG correspondants en gris, pendant 40 secondes avant le début du bruit et pendant les 20 secondes de bruit.

Il s’agit d’un événement de sommeil. Et c’est un exemple de l’événement du réveil. Les données analysées correspondantes pour la dynamique de puissance sigma dans la fenêtre de 40 secondes avant l’apparition du bruit sont présentées ici pour le sommeil et le réveil.

Le résultat clé de cette analyse est que la puissance sigma est à son creux avant l’apparition du bruit pour un événement de sommeil et à son apogée pour un événement de réveil. Contrairement aux événements de réveil et de sommeil présentés précédemment, nous avons écarté les événements avec une transition précoce vers le sommeil paradoxal. Et nous avons également écarté les événements avec un réveil matinal avant que le bruit ne commence.

Lors de cette procédure, il est important de s’assurer que le signal EMG détecte la fréquence cardiaque tout au long du sommeil non paradoxal. De plus, n’oubliez pas que la procédure d’analyse doit être comprise et implémentée dans un script logiciel pour extraire l’oscillation infra-lente. Après cette procédure, d’autres méthodes, telles que des enregistrements électrophysiologiques locaux ou des approches d’imagerie, peuvent être effectuées pour suivre les modèles d’activité dans des zones cérébrales définies.

Après redéveloppement, cette technique ouvre la voie aux chercheurs dans le domaine du sommeil humain pour explorer comment les activités neuronales et cardiaques sont organisées dans les différents stades du sommeil chez les dormeurs en bonne santé et chez les patients atteints de troubles du sommeil. Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la façon de noter et d’analyser rétrospectivement le sommeil non paradoxal en fonction de la réactivité comportementale de la souris endormie à un stimulus acoustique.