本記事では、ジェントルハンドリングによる睡眠剥奪、新規物体認識試験、および海馬バイオマーカー解析を同一個体に対して10日間のパイプラインの中で組み合わせることで、マウスにおける睡眠剥奪誘発性の認識記憶障害をモデル化する、迅速かつ再現性の高いワークフローを提示します。このワークフローには、構造化された介入ログの記録と、あらかじめ定義された品質管理基準が含まれています。
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方法論記事
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本記事では、ジェントルハンドリングによる睡眠剥奪、新規物体認識試験、および海馬バイオマーカー解析を同一個体に対して10日間のパイプラインの中で組み合わせることで、マウスにおける睡眠剥奪誘発性の認識記憶障害をモデル化する、迅速かつ再現性の高いワークフローを提示します。このワークフローには、構造化された介入ログの記録と、あらかじめ定義された品質管理基準が含まれています。
睡眠不足は認知機能の低下を招き、神経変性プロセスを加速させる可能性があります。本記事では、マウスにおける睡眠不足誘発性の認識記憶欠損をモデル化し、行動結果を海馬の分子変化に結びつけるための、迅速かつ再現可能なワークフローを提示します。本プロトコルでは、標準化された10分間の新規物体認識(NOR)慣らしセッションの直後に、5時間のジェントルハンドリング(gentle-handling)による睡眠剥奪パラダイムを適用します。認識記憶の評価は、厳密に定義された5時間の保持間隔の後に行う5分間のNORテストを用いて実施し、その後、同一個体から直ちに海馬を採取して、インターロイキン-1ベータ(IL-1β)、インターロイキン-6(IL-6)、腫瘍壊死因子アルファ(TNF-α)を含む前炎症性サイトカイン、およびスーパーオキシドディスムターゼ(SOD)、グルタチオンペルオキシダーゼ(GPx)、マロンジアルデヒド(MDA)を含む酸化ストレスマーカーの定量を行います。本手法の主要な進歩は、個々の行動学的または生化学的手法(これらは十分に確立されています)にあるのではなく、それらを一連の連携したワークフローとして運用的に標準化した点にあります。本プロトコルでは、ジェントルハンドリングによる介入の構造化および定量的なログ記録、トレーニングと睡眠剥奪の固定された概日時間への同期、NOR記録と組織サンプルの個体レベルでの紐付け、および品質管理と分析基準の事前定義が求められます。この手順は、身体的拘束と強制的な運動を最小限に抑えるように設計されており、短期間の実験ウィンドウ内で完了させることが可能です。また、独立した再現性の検証を前提として、個々の研究室が自身のジェントルハンドリング睡眠剥奪の実施状況をベンチマークするために利用できる、リファレンスワークフローの候補として提案します。
睡眠は、脳機能、学習、および記憶の定着に不可欠な根本的な生理学的プロセスである1。睡眠不足は、認知機能障害、気分障害、および神経変性疾患の進行に関連している2。げっ歯類を用いた実験的な睡眠剥奪(SD)は、急性の睡眠喪失による神経生物学的な影響を調査するために広く利用されている。宣言的記憶および空間記憶の中心となる脳領域である海馬は、特に睡眠剥奪の影響を受けやすい3。
げっ歯類において睡眠不足を誘発するための手法はいくつか存在する。改良多プラットフォーム法はレム睡眠を効果的に減少させることができるが、相当なストレスや身体的疲労を伴う可能性がある4。対照的に、ジェントルハンドリング(GH)は、睡眠の兆候が現れた際に、ケージを叩く、床材を乱す、あるいは新しい巣材を提示するといった軽微な感覚刺激によって覚醒状態を維持させる手法である。学習直後に短時間のGHを行うことで、長期的な睡眠剥奪パラダイムに伴う多くの混同要因を避けつつ、海馬依存的な記憶定着を妨げることができる5。本プロトコルにおける介入は、EEGで確認されたREM検出ではなく、姿勢や行動上の覚醒手がかりによってトリガーされるため、ここで実施するGHはREM特異的な手法ではなく、確立された全睡眠剥奪法として構成されており、数十年にわたりこの形式で用いられてきた6。
新規物体認識(NOR)テストは、認識記憶の評価に広く用いられるアッセイである。このテストは、報酬や罰、あるいは広範なトレーニングを必要とせず、馴染みのない物体を馴染みのある物体よりも探索するという齧歯類の自然な傾向に基づいている7,8。急性睡眠剥奪(SD)は新規物体の識別能を低下させることが示されており、これにより記憶定着の阻害を効率的な行動指標として読み取ることができる9。分子レベルでは、睡眠不足は海馬の神経炎症や酸化ストレスを誘発し、抗酸化能の低下とともに、前炎症性サイトカインや脂質過酸化物のレベル上昇を引き起こす可能性がある10,11。
このモデルを適用する際の課題は、個々の要素の利用可能性ではなく、研究間における運用上の整合性の欠如にあります。穏やかなハンドリングが報告されていても、介入強度の構造化された記録がないことが多く、行動学的および分子生物学的なエンドポイントが別々のコホートで収集されることも頻繁にあります。また、探索行動の品質管理基準やサンプルサイズの計画が常に明確であるとは限りません。本記事の全体的な目的は、同一個体において行動学的結果と海馬の分子レベルの測定値を結びつけながら、睡眠剥奪誘発性の認識記憶欠損をモデル化するための標準化されたワークフローを提供することです。本手法では、トレーニング後5時間のGHウィンドウ、介入強度ログ、同一コホートでの行動試験および組織採取、そして事前定義された分析基準を単一の10日間パイプラインに統合することで、これらの再現性のギャップに対処しています(図 1)。GH実施における標準化の欠如については、睡眠研究の方法論に関する文献において以前から指摘されています6。

図1。実験ワークフローの概略図。プロトコルは、ハンドリングと馴化を含む10日間に及び、その後、10分間のNOR慣習化フェーズ、5時間のGH睡眠剥奪、5分間のNORテスト、およびバイオマーカー分析のための同一個体からの海馬組織の即時採取を統合した重要なテスト日が行われる。こちらのリンクをクリックして、この図の拡大版を表示してください。
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すべての動物実験手順は、南京ドラムタワー病院(研究責任者:Yuan Liu)からの申請に基づき、適用される機関および国の規制に従って、AILIMO(浙江AILIMO生物技術有限公司)の実験動物福祉倫理委員会によって審査および承認されました(承認番号:AP CODE: ALM202605070、2026年5月7日承認、有効期間4年)。以下に述べるプロトコルでは、成体雄性C57BL/6Jマウス(8–12週齢)を使用してください。
1. 準備および動物の馴化

図2新規物体認識装置の概略図および実験デザイン。 慣習化の間、2つの同一の物体(AおよびA')を配置し、′)をアリーナの対角線上の隅に配置する。5時間の保持期間後のテストフェーズにおいて、既知の物体1つを新しい物体(B)に置き換える。空間的なバイアスを最小限に抑えるため、新しい物体の配置位置(左側または右側)を個体間でカウンターバランスさせ、各グループの約半数の個体に対してそれぞれの位置に新しい物体を配置する。 こちらの図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
2. NORトレーニング(慣らし期間)
3. 穏やかなハンドリングによる睡眠剥奪
| ケージ/コホートID | H1 | H2 | H3 | H4 | H5 | 主要な介入形態 | 逸脱または福祉観察 |
| レコードID | H1数を記録する | H2数を記録する | H3数を記録する | H4数を記録する | H5数を記録する | タッピング / 床材 / 新規物体 / ソフトブラシ | 存在する場合に記録する |
表1:低ストレスハンドリング介入ログテンプレート。 ケージまたはコホートID、5時間の睡眠剥奪期間(H1–H5)の各時間における低ストレスハンドリング介入回数、主要な介入タイプ、およびプロトコルの逸脱や福祉上の観察事項を記録する。
4. NORテスト相
5. 同一コホートの組織採取および海馬の解剖
6. 海馬バイオマーカーの定量
7. データ解析および品質管理
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本プロトコルを適切に実施すれば、個々の読み取り値を単独で解釈することなく、一貫した行動・分子的な結果パターンが得られるはずです。完全な実験シーケンスを図1に、NOR装置および実験デザインを図2に示します。NSD群では、マウスは新しい物体に対して明確な好みをもち、それは0.5のチャンスレベルを上回るDIに反映されるはずです。トレーニング後5時間のGHプロトコルに曝露したマウスでは、新奇物体への好みが減弱し、NSDコントロール群よりも低いDIを示すはずです。総物体探索時間は群間で同等である必要があります。探索行動が全体的に減少している場合は、選択的な認識記憶の欠損ではなく、運動機能、不安、または手順上の混絡要因が示唆されます。本コホート(NSD、n = 12;SD、n = 12。そのうち1匹はステップ7.3で予め規定した総探索しきい値に従って除外されたため、NOR解析にはn = 11を使用。この除外は、以下に報告する識別指数および総探索時間の解析の両方に一貫して適用した)において、NSDマウスは平均DI 0.70 ± 0....
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本記事では、急性の睡眠剥奪によって誘発される認識記憶欠損および海馬の分子レベルの変化を研究するための、迅速かつ再現可能なフレームワークを提供する。標準化された10分間の学習フェーズの直後に5時間の穏やかなハンドリングを行うことで、本手順は定義された学習後の固定化ウィンドウを標的としており、長期的な剥奪モデルや強制運動に基づく手順に伴う身体的負荷を軽減するように設計されている4,5。ただし、本投稿には、後述のメソッドの制限で議論するように、生理的なストレス反応の低下を確認するための直接的なストレスホルモン測定は含まれていない。
最も重要な技術的要因は、馴化、一貫した物体の選択、5 hの保持間隔の固定、およびGH中の継続的かつ非嫌悪的なモニタリングである。NORは自発的な探索に依存するため、残留不安やアリーナへの馴化不足は、物体の探索を抑制し、記憶に関連する効果を不明瞭にする可能性がある8。あらかじめ規定された探索時間の除...
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著者は利益相反がないことを宣言します。
本研究は、南京鼓楼医院青年培養基金、中国国家自然科学基金(助成番号 82502706)、および江苏省基礎研究プログラム(助成番号 BK20250258)の支援を受けて行われました。原稿の作成および改訂にあたり、テキストの下書きと推敲、ならびに概略図の作成と修正を含むAI支援ツールが使用されました。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 70% ethanol | Any supplier | N/A | Cleaning of NOR arena and objects |
| Adult male C57BL/6J mice (8–12 weeks) | Zhejiang AILIMO Biotechnology Co., Ltd. | N/A | Experimental animals |
| BCA Protein Assay Kit | Thermo Fisher Scientific (Pierce) | 23225 | Total protein determination and normalization |
| Behavior-analysis software | Noldus Information Technology B.V. | EthoVision XT version 17.5 | NOR exploration scoring and analysis |
| Centrifuge capable of 14,000 × g at 4 °C | Eppendorf | Centrifuge 5424 R; Cat. 5404000610 | Clarification of hippocampal homogenates |
| Clean paper tubes | Any supplier | N/A | Gentle-handling intervention |
| Cryogenic personal protective equipment | Any supplier | N/A | Safe handling of liquid nitrogen |
| Glutathione Peroxidase Assay Kit | Abcam | ab102530 | GPx quantification |
| Hippocampal tissue homogenizer | IKA-Werke GmbH & Co. KG | T 10 basic ULTRA-TURRAX; Cat. 0003737000 | Homogenization of hippocampal tissue in lysis buffer |
| Liquid nitrogen | Any supplier | N/A | Snap-freezing of dissected hippocampi |
| MDA Assay Kit | Sigma-Aldrich | MAK085 | MDA quantification |
| Microplate reader | Agilent Technologies / BioTek | BioTek Epoch 2 Microplate Spectrophotometer | Absorbance measurement at kit-specified wavelengths |
| Micro-spatulas | Any supplier | N/A | Hippocampal dissection; used chilled |
| Mouse IL-1β ELISA Kit | R&D Systems | MLB00C | IL-1β quantification |
| Mouse IL-6 ELISA Kit | R&D Systems | M6000B | IL-6 quantification |
| Mouse TNF-α ELISA Kit | R&D Systems | MTA00B | TNF-α quantification |
| Object sets A/A′ and B | Any supplier | N/A | NOR familiarization and test phases |
| Opaque NOR arena (40 cm × 40 cm × 40 cm) | Any supplier | N/A | Behavioral testing |
| Overhead video-recording system | Basler AG | acA1300-60gm | Video recording of NOR familiarization and test sessions |
| Protease/Phosphatase Inhibitor Cocktail | Thermo Fisher Scientific (Thermo Scientific) | 78440 | Added to lysis buffer at 1× working concentration (10 µL/mL from a 100× stock) |
| RIPA Lysis Buffer | Thermo Fisher Scientific | 89900 | Hippocampal tissue homogenization |
| Sample tubes suitable for cryogenic storage | Thermo Fisher Scientific (Nunc) | Nunc CryoTube, 1.8 mL; Cat. 375418 | Maintenance of animal-specific sample IDs and storage of dissected hippocampal tissue |
| Soft brush | Any supplier | N/A | Gentle-handling intervention |
| SOD Assay Kit | Sigma-Aldrich | 19160 | SOD quantification |
| Statistical and power-analysis software | G*Power; Python Software Foundation | G*Power version 3.1; Python version 3.12 (SciPy 1.17; statsmodels 0.14) | A priori power analysis and statistical analyses described in Protocol Section 7 |
| Standard rodent chow | Jiangsu Xietong Pharmaceutical Bio-engineering Co., Ltd. | Irradiated Rat/Mouse Maintenance Diet; XTI01WC-010 | Ad libitum animal feeding |
| −80 °C freezer | Haier Biomedical | DW-86L626 | Long-term storage of snap-frozen hippocampal tissue |
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