自由に行動するマウスの脳波(EEG)と筋電図(EMG)の記録は、行動と生理機能を睡眠と覚醒と関連付けるための重要なステップです。本明細書に記載の実験プロトコルは、マウスにおけるEEGおよびEMG記録を取得するためのケーブルベースのシステムを提供する。
このコンテンツを表示するには、JoVEへの購読が必要です。 または、無料トライアルをお申し込みください。
この記事について
サマリー
要約
マウスやラットのような小動物における硬膜外脳波(EEG)と筋電図(EMG)の記録は、睡眠覚醒調節のホメオダイナミクスと回路を研究する上で極めて重要でした。多くの研究室では、ケーブルベースの睡眠記録システムが、脳波データのパワースペクトル分析に基づいて警戒状態を自動的にスコアリングするためのコンピュータソフトウェアと組み合わせて、自由に行動するマウスの脳波と筋電図を監視するために使用されています。このシステムの説明は、本明細書で詳述される。脳波信号を監視するために、前頭皮質領域と1半球の頭頂部に鋼製のネジが埋め込まれています。さらに、EMG活動は、両方の首の筋肉にワイヤーを両側に配置することによって監視されます。非急速眼球運動(Non-REM;ノンレム睡眠は、脳波のデルタ活動が4Hz未満の大きくて遅い脳波を特徴としますが、ノンレム睡眠からレム睡眠への移行では、6〜10Hzのシータ範囲での低周波デルタ活動から急速な低電圧EEGへの移行が観察されます。対照的に、覚醒は、EEGトレースの低電圧から中電圧の脳波と有意なEMG活動によって識別されます。
概要
技術の進歩は、多くの場合、神経生物学的プロセスの理解の飛躍を沈殿させています。例えば、ヒト頭皮から記録された電位は、正弦波の形をとった、の周波数は、被験者の覚醒のレベルに直接関連していたことを1929年にハンス・ベルガーの発見は、睡眠 - 覚醒の理解の急速な進歩につながりました同様に動物およびヒトの両方で規制、。1この日にelectroencephlogram（EEG）、筋電図（EMG）と組み合わせて、 すなわち 。骨格筋によって生成され、電気的活動は、ほぼすべての実験的および臨床のデータ「バックボーン」を表しヒトを含む、動物を振る舞うにおける皮質ニューロンの活動と行動や生理機能を相関しようとする評価。最も基本的な睡眠研究室では、これらのEEG記録は、Dを取得し、前記ケーブルベースのシステム（ 図1）を用いて実行されますATAは、[ 例えば 、高速フーリエ変換を適用（FFT）アルゴリズム]パターンとスペクトル解析にオフラインで供される記録される対象の警戒状態を決定する。2、3睡眠は急速眼球運動（REM）で構成され、ノンレム（NREM）睡眠。 REM睡眠は、急速な低電圧EEG、ランダムな眼球運動、および筋無緊張、筋肉を効果的に麻痺している状態によって特徴付けられます。身体は、脳の大部分は切断され、深い眠りであるように見えるのに対し、脳活動は、覚醒のに似ているので、REM睡眠はまた、逆説睡眠としても知られています。対照的に....
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
プロトコル
倫理声明：動物を対象とする手順は筑波大学施設内動物実験委員会によって承認されています。
EEG / EMG記録のために電極とケーブルの作製
- 以下の手順に従って、EEG / EMGの記録電極を準備します。
注記：電極は、使い捨てであり、1動物のためにのみ使用することができます。慎重に、すべてのコネクタの配線構成を計画します。正しい方向用のコネクタ上のマークを配置します。- 2センチのステンレス鋼線に4ピン・ヘッダの各端子を半田付けします。簡単に言えば、ピンにワイヤーの一端を保持するワイヤーピンジョイントにホットはんだごてを置き、ちょうど十分なはんだが関節にスムーズに動作することを保証するために、いくつかのはんだを溶かします。ピンにあまりにも多くの熱を加えないように注意してください。それ以外の場合は、ピンの周りのプラスチックが溶けてしまいます。
- 先頭にピンヘッダに接続されている2線のそれぞれの自由端をはんだ付けし1.0 mmの直径のステンレス鋼製ねじの。簡単に言えば、ねじ頭部下のスレッドに、ワイヤの自由端を保持するワイヤースクリュージョイントにホットはんだごてを置き、ちょうど十分なはんだが関節にスムーズに動作することを保証するために、いくつかのはんだを溶かします。ネジなしの2線が筋電図記録電極として機能する一方、ネジで2ワイヤは、脳波記録電極として機能します。
- EMG信号の品質を高めるために、E....
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
結果
図1Bは、異なる警戒状態でマウスの脳波の例を示します。 表1に示すように、脳波は4 Hz以下デルタリズムで大規模な、遅い脳波を示し、EMGが弱いまたは無信号を持っている場合、エポックは、ノンレム睡眠に分類されます。脳波は、6と10 Hzの間のシータ範囲で急激な低電圧脳波を示し、EMGは低振幅を示している場合エポックは、レム睡眠に分類されます。その他のエポックが覚醒として分類されるべきである（ すなわち、低〜中程度の電圧EEGおよびEMG活動の発生）。
例えば、このプロトコルに記載EEG / EMG記録セットアップは、ベースライン条件下またはカフェインで処理した後、睡眠の量およびC57BL / 6マウスの睡眠/覚醒プロファイルを決定するために使用することができる（ 図2および3）。
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
ディスカッション
このプロトコルは、低ノイズ、費用対効果の高い、高スループットの条件で睡眠と覚醒の評価を可能にするEEG / EMGの記録のためのセットアップについて説明します。 EEG / EMG電極ヘッドアセンブリのサイズが小さいために、このシステムは、マウスへの薬物の微量注入、光遺伝学（光ファイバの注入）または同時カニューレ注入と組み合わせて含むイントラ脳実験のための他のインプラントと組み合わせることができます追加の電気信号（ 例えば 、反対EEG、電図または局所電場電位）の測定が必要な場合、脳31はまた、多ピンヘッダーに対する電極ヘッドアセンブリの設計は、記録チャネルの数に柔軟性を提供。
しかし、個々の住宅がゆえの行動状態の評価を制限し、このプロトコル、 すなわちで説明ケーブルベースの設計のために必要とされる。、睡眠とWAkefulness、社会的相互作用や複雑な行動試験と組み合わせて用いることができます。遠隔測定デバイスが自分の制限機能、特にバッテリーのコストと寿命がないわけではないが、これらの例では、無線睡眠監視システムは、おそら.......
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
開示事項
著者の田口雄次郎さんと小藤さやかさんは、本稿で使用した脳波・筋電図データの取得・自動採点のためのソフトウェア「SleepSign」を開発する株式会社キッセイコムテックの社員です。
謝辞
この原稿の編集上の助けをくださったラリー・D・フライ博士に感謝します。本研究は、日本学術振興会科学研究費助成事業 24300129年度(M.L.さん)、25890005(Y.O.さん)、26640025(Y.T.さん)、国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構(Y.U.さん)、文部科学省 世界トップレベル研究拠点プログラム(WPI)(Y.O.さん) Y.T.、Y.U.、M.L.)ネスレ栄養評議会、日本(MLへ)。
....アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
材料
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 4ピンヘッダー | ヒロセ電機 | 製 A3B-4PA-2DSA(71) | |
| アンピシリン | 明治製菓 | ||
| A/Dコンバータ | コンテック | AD16-16U(PCIEV) | |
| カフェイン | Σ | C0750 | |
| 超硬カッター | ミニタ | B1055 | |
| 圧着ハウジング | ヒロセ | 電機DF11-4DS-2C | |
| 圧着ソケット | ヒロセ | DF11-30SC | |
| 歯科用セメント(タフロンリベース) | 三木化学品 | ||
| エポキシ接着剤 | 小西 | #16351 | |
| FFC/FPCコネクタ | 本田通信工業 | FFC-10BMEP1(B) | |
| フラットケーブル | 日立ケーブル 20528-ST | LF | |
| 瞬間接着剤(アロンαA) | 東亞合成 | N/A | |
| メロキシカム | ベーリンガーインゲルハイム | N/A | |
| ペントバルビタール | 共立製薬 | N/A | |
| シグナルアンプ | バイオテック | N/A | |
| 睡眠記録室 | APL | N/A | |
| SleepSignソフトウェア | キッセイコムテック | 脳 | 波・筋電図記録・解析用 |
| スリップリング | Biotex | N/A | |
| ステンレスねじ | 山崎 | N/A | φ1.0 ×2.0 |
| ステンレス鋼線 | クーナー | ワイヤーAS633 |
参考文献
- Berger, H. Über das Elektrenkephalogramm des Menschen. Arch. Psych. 87 (1), 527-570 (1929).
- Tobler, I., Deboer, T., Fischer, M. Sleep and sleep regulation in normal and prion protein-deficient mice. J. Neurosci. 17 (5), 1869-1879 (1997).
- Kohtoh, S., et al.
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
再版と許可
