24 stycznia 2013
Rytmy okołodobowe w dobrowolnej aktywności biegania kołem u ssaków są ściśle powiązane z molekularnymi oscylacjami głównego zegara w mózgu. W związku z tym te codzienne rytmy zachowania można wykorzystać do badania wpływu czynników genetycznych, farmakologicznych i środowiskowych na funkcjonowanie tego zegara okołodobowego.
Ogólnym celem tej procedury jest monitorowanie rytmu okołodobowego aktywności kół biegowych u gryzoni. Odbywa się to poprzez uprzednie zmontowanie odpowiedniego sprzętu. Następnie skonfigurowane jest specjalistyczne oprogramowanie, które rejestruje aktywność biegową.
Z biegiem czasu zarejestrowane dane są przekształcane w gramy ACTO i periodo gramy do analizy. Ostatecznie ciągłe monitorowanie aktywności kół biegowych służy do badania wpływu czynników genetycznych, farmakologicznych i środowiskowych na zegar okołodobowy u gryzoni. Cześć, nazywam się Dr.Michael Ver.
Implikacje tej techniki rozciągają się w kierunku diagnozy i terapii wielu schorzeń psychicznych, ponieważ stanom takim jak schizofrenia lub choroba afektywna dwubiegunowa towarzyszą zaburzenia rytmu okołodobowego i snu. Ogólnie rzecz biorąc, osoby, które dopiero zaczynają korzystać z tej techniki, będą zmagać się z brakiem odpowiedniego sprzętu lub oprogramowania, a także z ogólnym niezrozumieniem tego, co te dane mogą pokazać. Zacznij od ustawienia klatki domowej.
Każdy gryzoń powinien być trzymany pojedynczo z wystarczającą ilością miejsca na koło do biegania. Klatki z podłogą siatkową służą do wyeliminowania wszelkich możliwych neofobicznych skutków częstej zmiany pościeli. Mniejsze, lżejsze koła są używane dla myszy, podczas gdy większe, cięższe koła są używane dla szczurów.
Każda klatka jest umieszczona w dźwiękoszczelnej skrzynce izolacyjnej. Wiele klatek może być trzymanych razem, jednak klatki umieszczone pojedynczo unikają możliwych zakłóceń spowodowanych otaczającymi zapachami, aby umożliwić odpowiednią wentylację. Każda skrzynka powinna być wyposażona w wentylator, który jest zakapturzony, aby zapobiec przedostawaniu się światła do małego światła.
Szczelne otwory wentylacyjne umożliwiają dopływ powietrza do skrzynek izolacyjnych z kilku punktów i pomagają kontrolować przepływ powietrza. Pojedyncze źródło światła powinno być zainstalowane w podobnym miejscu nad każdą klatką, aby zapewnić spójne oświetlenie między skrzynkami izolacyjnymi. W przypadku badań, które wymagają od zwierząt pozostawania w ciemności, pomieszczenie jest najpierw oświetlone przyćmionym czerwonym światłem.
Ustaw koło jezdne, które będzie używane w badaniu. Upewnij się, że koło może się swobodnie obracać i nie chwieje. Każde koło jezdne powinno być wyposażone w mikroprzełącznik, który rejestruje każdy obrót.
Informacje te wędrują do czterech modułów kontroli jakości, a następnie są przekazywane do portu danych DP 24 i ostatecznie rejestrowane przez komputer wyposażony w kluczowy widok. Następnie załaduj oprogramowanie, które będzie rejestrować dane w tym miejscu. Niezbędni widzowie używają do zbierania danych z wielu źródeł pojedynczego kanału w jednym pliku komputerowym, gdy wszystko jest już poprawnie skonfigurowane.
Rozpocznij badanie od umieszczenia wybranego gryzonia w jego klatce domowej. Aktywność zwierząt będzie następnie rejestrowana w czasie po określonym czasie. Specjalnie zaprojektowane programy przekształcają dane na gramy ACTO, które ilustrują dzienny wzorzec aktywności w czasie, oraz periodo gramy, które przeprowadzają analizę spektralną rytmu i obliczają najsilniejszy okres.
W tym przykładzie zwierzęta były trzymane w standardowym cyklu jasnej ciemności. W tych warunkach szczur ten stawał się aktywny o tej samej porze każdego dnia, wykazując dokładny 24-godzinny szczyt w periodo gramie. Ten przykład pokazuje zachowanie szczura, który był trzymany w ciągłej ciemności.
W tych warunkach szczur był aktywny nieco później każdego dnia. W związku z tym prawa strona dryfowałaby w gramie akto i 24,33-godzinnym szczycie w periodo gramie. Okres swobodnego biegu można również obliczyć ręcznie.
Najpierw narysuj linię na początku codziennej aktywności. Następnie oblicz nachylenie w godzinach dziennie, a na koniec dodaj 24 godziny. W tym przypadku obserwuje się arytmiczne wzorce aktywności koła biegowego u szczurów z uszkodzeniami jądra nadcharyzmatycznego umieszczonymi w ciągłej ciemności.
Szczur nie wykazuje endogennego rytmu okołodobowego w aktywności koła biegowego. Periodo Graham po prawej stronie potwierdza, że nie ma znaczącego rytmu w zakresie okołodobowym. Warunki oświetleniowe mają silny wpływ na wzorce aktywności kół do biegania.
Tutaj szczur jest początkowo trzymany w ciągłej ciemności, co oznacza zacieniona część. W tym stanie szczytowa aktywność przypada na 24,33 godziny. Następnie szczur jest trzymany w stałym świetle pokazanym tutaj.
W tym stanie endogenny zegar okołodobowy jest stopniowo zakłócany w ciągu dwóch do trzech tygodni, a szczur staje się rytmiczny w kierunku dolnej części tego grama Acto. W końcu przywrócono normalny 12-godzinny, 12-godzinny cykl jasnej ciemności i przywrócono rytm po jego rozwinięciu. Ta technika utorowała drogę naukowcom badającym rytmy okołodobowe do zbadania właściwości zegara okołodobowego u gryzoni, a po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak mierzyć i analizować te rytmy.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Niniejsze badanie koncentruje się na monitorowaniu rytmów okołodobowych aktywności gryzoni na kołowrotku, które są ściśle powiązane z oscylacjami molekularnymi głównego zegara mózgowego. Analizując te rytmy, badacze mogą badać wpływ różnych czynników na funkcjonowanie zegara okołodobowego.
Ilościowa analiza rytmów okołodobowych w aktywności gryzoni na kołowrotku stanowi solidny odczyt behawioralny służący do badania funkcji głównego zegara biologicznego oraz oscylatorów pozajądrowych (poza SCN). Podejście to pozwala na mechanistyczną ocenę ryzyka w przypadku interwencji genetycznych, farmakologicznych i środowiskowych wpływających na czas biologiczny, co zwiększa pewność prognostyczną w portfelach wczesnego etapu odkryć oraz neuronauki translacyjnej. Wiarygodne fenotypowanie okołodobowe dostarcza informacji niezbędnych do walidacji celów terapeutycznych oraz dostosowanego do ryzyka rozwoju projektów z zakresu neuropsychiatrii i chronobiologii.
Metoda ta wpisuje się w kontinuum od etapu odkryć do badań przedklinicznych, dostarczając behawioralnego odczytu służącego do testowania hipotez, walidacji celów oraz dopasowania translacyjnego.