방법 논문

쥐에 활동 륜 실행에 녹음 및 Circadian 리듬 분석

DOI:

10.3791/50186

⸱

2013년 1월 24일

 ,  , 
1Douglas Mental Health University Institute, Department of Psychiatry, McGill University , 2Center for Studies in Behavioral Neurobiology, Department of Psychology, Concordia University

이 논문에서

요약

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자원의 Circadian 리듬은 휠을 실행 포유류 활동은 단단히 뇌의 마스터 시계의 분자 진동에 커플 링된다. 따라서 행동이 일상 리듬이 circadian 시계의 기능에 대한 유전자, 약리, 환경 요인의 영향을 연구하는 데 사용할 수 있습니다.

초록

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설치류가 자신의 홈 케이지에서 실행 휠을 무료로 이용하실 수 있습니다 때이 바퀴의 자발적인 사용은 일 1-5의 시간에 따라 달라집니다. 쥐, 햄스터, 그리고 마우스 등의 야행성 동물은 밤에 활성화되어 있으며 하루 동안 상대적으로 비활성. 많은 다른 행동과 생리 조치는 일상 리듬을 전시하지만, 동물에 실행 륜 활동이 마스터 circadian 시계, 시상 하부의 suprachiasmatic 핵 (SCN)의 출력 특히 안정적이고 편리한 측정 역할을합니다. 일반적으로 유입이라는 프로세스를 통해 실행 륜 활동의 일상 패턴은 자연 환경 빛 어두운주기 (; : 12 시간 - 어두운 예를 들어 12 시간 - 빛 LD 사이클)로 정렬됩니다. 그러나 circadian 리듬이 endogenously 일정한 어둠 속에서 ~ 24 시간 기간을 전시하고, 지속 행동의 패턴을 생성됩니다. 따라서, LD주기의 부재에, 실행 륜 활동의 기록 및 분석 할 수 있습니다시간의 일 주관적인를 결정하는 데 사용됩니다. 이러한 리듬은 circadian 시계가 감독하기 때문에 시간의 하루 주관적인는 circadian 시간 (중부 표준시)라고도합니다. 반면, LD주기가 존재할 때, 환경 LD주기에 의해 결정되는 시간의 하루는 zeitgeber 시간 (ZT)라고합니다.

실행 륜 활동에 circadian 리듬은 일반적으로 SCN 시계 6-8에 연결되어 있지만, 뇌와 몸 9-14의 많은 다른 지역에 circadian 발진기는 매일 활동 리듬의 규정에 관여 할 수있다. 예를 들어, 식품 예상 활동에 매일 리듬은 SCN 15,16을 필요로하지 않고 대신 추가 - SCN 발진기 17-20의 활동의 변화와 상관 있습니다. 따라서, 실행 륜 활동 녹음 마스터 SCN 시계의 출력에 대한뿐만 아니라, 매우 SCN 발진기의 활동에뿐만 아니라 중요한 행동 정보를 제공 할 수 있습니다. 우리는 descr 아래장비와 실험실 쥐에 circadian 전위의 활동 리듬을, 기록 분석하고 표시하는 데 사용할 방법을 ibe.

프로토콜

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1. 동물 주택

  1. 케이지 : 개별 쥐의 실행 륜 활동을 기록하기 위해, 각 케이지는 단일 쥐 및 실행 휠을 수용해야합니다. 실행 바퀴가 농축의 한 형태로 간주 될 수 있기 때문에, 모든 연구의 모든 동물은 실행 휠과 유사한 액세스 할 수 있어야합니다.
  2. 침대 변경 : 그들은 동물과의 접촉을 최소화하기 때문에 동물 처리뿐만 아니라 새장 또는 침구의 변화는 모든 circadian 리듬 21-23에 비 빛 영향을 미칠 수 있으므로, 메쉬 - 바닥이있는 케이지가 이상적입니다. 이러한 트레이 시스템의 가용성에도 불구하고, 침구 변경 사항이 실험의 중요한 단계 중에 피해야한다. 대안이 더 드문 케이지 변경 사항을 허용 오래 지속 침구, 또는 의사 난수 일정에 변경 새장을 사용하여 포함되어 있습니다.
  3. 절연 상자 : 연습장은 소리 감쇠, 빛 공동 아르 격리 상자에 보관해야합니다ntrolled, 그리고 환기가 잘되는. 격리 상자의 크기와 구성에 따라 각 상자 케이지의 수는 일반적으로 1-8까지 다양합니다. 단일 절연 상자에서 여러 새장을 주택 때, 하나는 다른 동물에서 나오는 각종 냄새와 소리가 개별 동물의 circadian 행동에 혼란 영향을 미칠 수 있다는 것을 알고 있어야한다. 이러한 문제를 방지하기 위해, 하나는 절연 상자 당 하나의 새장을 수용하려고 시도합니다.
  4. 환기 : 적절한 공기 흐름이 상자 설치류 동물을위한 편안한 가정 환경 만들기에 필수적입니다. 각 상자의 팬 내부에 도달 상자 외부에서 빛을 방지 할 수 있도록, 후드해야합니다. 또한 팬들은 일반적으로 상자에서 공기를 제거하고 방에 날려 것입니다. 작은 빛 빡빡 통풍구는 공기가 여러 지점에서 격리 상자를 입력 할 수 있으며 불편 바람을 방지하는 데 도움이됩니다. 적절한 환기, 절연 상자 안에 온도가 (가 있다는 것을 확인하기 위해)에 걸리면 몇 시간 동안 폐쇄는가 설치된 방에있는 온도에 거의 동일해야합니다.
  5. 조명 : 환경 광도 모든 케이지에서 동일해야합니다. 각 케이지 위의 비슷한 위치에서 하나의 빛을 정렬하고, 항상 같은 브랜드 / 전구 유형을 사용합니다. 케이지 수준에서 중간 강도 조명 (100-300 룩스)를 사용합니다. 오히려 circadian 시스템 이라기보다는 (예 : 마스킹)보다 빛에 기인 행동에 직접 변경 사항을 생산할 가능성이 더 높습니다 과도하게 높은 조명 수준을, 피하십시오.
  6. 암흑 / 흐리게 붉은 색 조명 :이 어둠 속에서 동물 (상수 어둠 또는 밤에 등) 처리하거나 처리 할 필요가있는 경우, 나이트 비전 고글을 사용합니다. circadian 시스템이 붉은 파장 상대적으로 문자를 구분하기 때문에 또는, 희미한 붉은 조명을 사용할 수 있습니다. 사용 특정 붉은 빛이 그 alte하지 않는지 확인하기위한 테스트해야R 실행 - 휠 활동 (예 : 마스킹) 또는 circadian 시계를 조정 (예 : 위상 편이를 생성).

2. 데이터 수집 (그림 1 참조 - Vitalview 하드웨어 구성)

  1. 바퀴를 실행하면 : 직경 실행중인 휠의 인체 공학적는 사용 24의 양이 변경됩니다. 따라서, 마우스의 작고 가벼운 바퀴를 사용하며, 쥐에 대한 큰 무거운 바퀴. 바퀴를 세척하고 다시 설치하는 경우, 바퀴가 탁 트인, "동요"하지 않으며, 녹화 마이크로 스위치 휠의 각 회전에 의해 활성화되는 돌리고 할 수 있습니다 있는지 확인하십시오.
  2. 마이크로 스위치 : 실행중인 휠의 각 혁명은 자기 또는 기계적 마이크로 스위치를 활성화해야합니다. 마이크로 스위치의 정보는 하나의 채널을 통해 전송하고 컴퓨터에 의해 기록 된 수 빈 시간이 지남에 따라 데이터 (예 : 매 2, 5, 6, 또는 10 분).
  3. 컴퓨터 하드웨어 : 우리 runniNG 륜 녹음 Vitalview, 미니 Mitter (에 의해 개발 된 하드웨어 및 소프트웨어 플랫폼을 만들어 http://www.minimitter.com/vitalview_software.cfm ). 그러나, 이러한 Actimetrics (에 의해 개발 ClockLab 같은 다른 녹음 플랫폼 있습니다 http://www.actimetrics.com/ClockLab/가 ). 두 플랫폼은 하나의 컴퓨터 파일에 많은 단일 채널 소스에서 데이터를 (예를 들어 하나의 실행 휠에 의해 활성화 한 마이크로 스위치) 함께 가져. 개인 채널의 데이터는 그래프로 작성할 수 있으며 나중에 개별적으로 분석 할 수 있습니다.

3. 데이터 레코딩

  1. 파일 : 위에서 언급 한 소프트웨어 플랫폼은 개별 파일은 각각의 실행 륜 기록이 생성되는 수 있도록 하나의 채널을 분리하는 데 사용할 수 있습니다. 이러한 데이터는 가장 시각화과 특별히 고안와 그래프이러한 Actiview (Minimitter, 벤드, OR), Circadia, 또는 모든 periodograms과 actograms를 생성 할 수 있습니다 Clocklab (Actimetrics, Wilmette, IL)와 같은 D 프로그램. 그러나, 단일 채널 파일도 열 및 엑셀 (마이크로 소프트, 레드몬드, WA)와 같은 일반적인 스프레드 시트 프로그램을 사용 분석 할 수 있습니다.
  2. Circadian 시간 (중부 표준시) 계산 : 중부 표준시 12은, 정의에 의해, 야행성 동물에서 실행 륜 활동의 발병입니다. 24 시간 하루와 병렬로, 국제 대회에서 한 circadian 일 24 circadian 시간으로 나뉩니다. circadian 자유 실행 기간이 벽 시계에 의해 측정으로 24 시간 30 분 인 경우 따라서,, CT 0 CT12 후 약 12​​ 시간 15 분 발생합니다.

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결과

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  1. 컴퓨터 프로그램 : 전문 컴퓨터 프로그램은 일반적으로 actograms와 circadian 기간의 계산의 생성에 사용됩니다. 이 프로그램은 포함하지만, (Minimitter, 벤드, OR)와 Circadia Actiview에 제한되지 않습니다.
  2. Actograms : Actograms가 실행 륜 활동의 일상 패턴 그래픽 그림을 제공합니다. 단일 해본 (x-축 = 24 시간) 두 번 해본 (x-축 = 48 시간) actograms가 있습니다. 두 가지 방법은 위에서 아래로 플롯 연속 일하지만, 두 번 해본 actograms 계획 각 수평 라인에 두 일. 특히, actograms는 등등까지 각 줄의 오른쪽뿐만 아니라, 두 번째 수평 라인의 시작시에 "둘째 날"을 표시하고, 두 번 꾸몄다. 두 번 플로팅은 비-24 시간의 리듬을 시각화 할 특히 유용합니다.
  3. Periodogram : A periodogram 시간이 지남에 실행중인 휠 활동...

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토론

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실행 바퀴를 사용하여 매일 활동 리듬을 모니터링하는 것은 야행성 동물의 마스터 circadian 시계의 출력을 평가하기위한 가장 일반적으로 사용하고 신뢰할 수있는 방법입니다. 휠 - 실행 활동은, 그러나, 행동과 지속적으로 모니터링 할 수 있습니다 생리학의 여러 측면 중 하나입니다. 실행 륜 활동의 대부분은 밤에 발생하지만, 총 잠이 오지 않음의 30 % 이상이 낮 25,26 동안 발생합니다. 다른 끝점은 ​​일반적으로 활동, 식품 빈 접근 음주, 수면, 그리고 체온 등의 circadian 리듬을 평가하는 데 사용할 수 있습니다. 따라서, 연구의 특성에 따라, 연구자가 동시에 여러 리듬을 기록 할 수 있습니다.

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공개 사항

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관심 없음 충돌이 선언 없습니다.

감사의 글

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저자는, 드 라 공들인 실내 santé 퀘벡 (FRSQ), 건강 연구의 캐나다 연구소 (CIHR), 자연 과학 및 캐나다의 공학 연구위원회 (NSERC) Fonds에서 급여 상, 장비 보조금, 운영 자금을 인정하고 싶습니다 그리고 Concordia는 대학 연​​구 의자 프로그램 (CRUC)뿐만 아니라, 박사 제인 스튜어트에서이 원고에 대한 의견.

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재료

이름 회사 소개 카탈로그 번호 코멘트 (선택 사항) 쥐 그리드 층 사용자

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
Vitalview 카드 및 소프트웨어 미니 Mitter # 855-0030-00 (벤드, OR, USA)
DP24 데이터 포트 미니 Mitter # 840-0024-00 (벤드, OR, USA)
QA4 - 모듈 미니 Mitter # 130-0050-00 (벤드, OR, USA)
자기 스위치 미니 Mitter # 130-0015-00 (벤드, OR, USA)
C-50 케이블 어셈블리 미니 Mitter # 060-0045-10 (벤드, OR, USA)
미니 Mitter # 640-0700-00 (벤드, OR, USA)
케이지와 트레이 지원 미니 Mitter # 640-0400-00 (벤드, OR, USA)
유용한은 새장을 떼어 미니 Mitter # 664-2154-00 (벤드, OR, USA)
미니 Mitter # 676-2154-00 (벤드, OR, USA)
쓰레기 트레이 미니 Mitter # 684-2154-00 (벤드, OR, USA)
램프 하우징 Microlites 과학 # R-101 (토론토, ON, 캐나다)
4W 형광등 램프 Microlites 과학 # F4T5/CW (토론토, ON, 캐나다)
절연 방 28 "높이 x 20"W X 28 "D ½"검은 멜라민.

참고문헌

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