Quantificare la dinamica infrarosso del potere spettrale e della frequenza cardiaca nei topi addormentati

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

doi:10.3791/55863

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Articolo metodologico

Quantificare la dinamica infrarosso del potere spettrale e della frequenza cardiaca nei topi addormentati

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DOI:

10.3791/55863

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2 agosto 2017

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

¹Department of Fundamental Neurosciences, University of Lausanne

In questo articolo

Sommario

Qui presentiamo procedure sperimentali e analitiche per descrivere le dinamiche temporali delle variabili neurali e cardiache del sonno non REM nei topi, che modulano la risposta al sonno agli stimoli acustici.

Abstract

Tre stati di vigilanza dominano la vita dei mammiferi: la veglia, il sonno non rapido (non REM) e il sonno REM. Poiché sono stati identificati più correlati neurali del comportamento negli animali in libertà di movimento, questa suddivisione a tre livelli diventa troppo simile. Durante la veglia, gli esempi delle attività corticali globali e locali, insieme ai parametri periferici come il diametro pupillare e l'equilibrio simpatico, definiscono diversi gradi di eccitazione. Rimane ancora chiaro la misura in cui il sonno forma anche un continuum di stati cerebrali, all'interno del quale il grado di resilienza agli stimoli sensoriali e l'arousabilità, e forse altre funzioni del sonno, variano gradualmente, e come gli stati fisiologici periferici co-variano. La ricerca che avanza i metodi per monitorare più parametri durante il sonno, nonché attribuire alle costellazioni di questi attributi funzionali, è fondamentale per raffinare la nostra comprensione del sonno come un processo multifunzionale durante il quale molti effetti benefici devono essere exeseguita sempre. L'individuazione di nuovi parametri che caratterizzano gli stati di sonno aprirà opportunità per nuovi percorsi diagnostici nei disturbi del sonno.

Presentiamo una procedura per descrivere le variazioni dinamiche degli stati di sonno non-REM del mouse attraverso il monitoraggio e l'analisi combinati di elettroencefalogrammi (EEG) / electrocorticogram (ECoG), elettromiogramma (EMG) e segnali elettrocardiogrammi (ECG) usando tecniche standard di registrazione polisomnografiche. Utilizzando questo approccio, abbiamo scoperto che il mouse non-REM sonno è organizzato in cicli di oscillazioni neurali e cardiache coordinate che generano intervalli di 25 secondi di alta e bassa fragilità agli stimoli esterni. Pertanto, i sistemi nervosi centrali e autonomi sono coordinati per formare stati di sonno comportamentali distinti durante il sonno non consolidato REM. Presentiamo manipolazioni chirurgiche per il monitoraggio polisomnografico ( cioè EEG / EMG combinato con ECG) per monitorare questi cicli nel mouse liberamente addormentato, l'analisi a quantiFy la loro dinamica e i protocolli di stimolazione acustica per valutare il loro ruolo nella probabilità di svegliarsi. Il nostro approccio è stato già esteso al sonno umano e promette di svelare i principi comuni di organizzazione di stati di sonno non-REM nei mammiferi.

Introduzione

Il sonno dei mammiferi è uno stato comportamentale di riposo e di resistenza agli stimoli ambientali. Nonostante questa apparente uniformità, i parametri polisomnografici e autonomi indicano che il sonno si muove tra stati nervosi e somatici qualitativamente e quantitativamente diversi su varie scale temporali e spaziali ¹ . Durante i minuti a decine di minuti, si verifica il passaggio tra il sonno non REM e REM. Il sonno non REM è accompagnato da un'ampia ampiezza e bassa frequenza nell'EEG, con un picco spettrale intorno a ~ 0,5-4 Hz, mentre il sonno REM mostra un'attività regolare di EEG nella banda theta (6-10 Hz), insieme a Mu....