Kwantyfikacja dynamiki mocy widmowej i tętna w podczerwieni u śpiących myszy

Ogólnym celem tej procedury jest opisanie w jaki sposób czynności neuronalne i sercowe są koordynowane podczas snu myszy innego niż REM. Poprzez monitorowanie i analizę sygnałów elektroencefalograficznych, elektromiograficznych i elektrokardiograficznych. Ta metoda może pomóc odpowiedzieć na kluczowe pytania w dziedzinie snu.

Na przykład to, jak sen godzi dwie podstawowe i ewolucyjnie zachowane potrzeby. Które mają być zarówno ciągłe, jak i kruche. Główną zaletą tej techniki jest to, że wykorzystuje ona standardową polisomnografię do oceny snu non REM w nowatorski sposób, który opiera się na zmiennych reakcjach behawioralnych na bodźce zewnętrzne.

Po raz pierwszy wpadliśmy na pomysł tej metody, gdy zaobserwowaliśmy, że śpiące myszy wykazywały różne reakcje na hałas, takie jak budzenie się i przesypianie. Ogólnie rzecz biorąc, osoby nowe w tej metodzie będą miały trudności, ponieważ łączy ona umiejętności chirurgiczne, minimalną ilość eksperymentów i zaawansowaną analizę. Wizualna demonstracja tej metody ma kluczowe znaczenie, ponieważ kilka podstawowych kroków jest nowych w tej dziedzinie.

W szczególności w odniesieniu do projektowania behawioralnego i analizy danych. Implikacje tej techniki rozciągają się w kierunku diagnozowania zaburzeń snu u ludzi. Ponieważ identyfikuje momenty snu, które są bardzo delikatne.

Aby rozpocząć procedurę, przygotuj się do EEG ekogeolektrody za pomocą 0,5-centymetrowych kawałków złotego drutu, z których każdy jest przylutowany na pozłacanej stalowej. Następnie wyczyść je w 70% etanolu. Następnie przygotuj dwie elektrody EMG-EKG ze złotymi drutami o długości od trzech do czterech centymetrów.

Zegnij druty pod kątem 90 stopni jeden centymetr od jednego końca i przygotuj cewkę na drugim końcu. Pomiędzy dwoma końcami zegnij drut, aby utworzyć małą krzywiznę, która odpowiada profilowi powierzchni kości między móżdżkiem a lambdą. Następnie przygotuj sześciokanałowe złącze żeńskie na męskie, zakrywając taśmą złącze zarówno żeńskich, jak i męskich pinów u podstawy.

Następnie dodaj do kołków w rogach trochę cyny, aby ułatwić proces. Na tym etapie umieść znieczulone zwierzę na aparacie stereotaktycznym, ustawiając usta. To naprawi głowę myszy.

Następnie przymocuj głowę, umieszczając nauszniki przy czaszce odwrotnymi końcami. Następnie unieś skórę na środku czaszki i delikatnie przetnij uniesioną część skóry wzdłuż linii środkowej od czubka szyi do poziomu oczu. Następnie usuń skórę głowy.

Upewnij się, że okno jest wystarczająco duże, aby wyraźnie zobaczyć szczeliny bregma i lambda czaszki. Przymocuj skórę po obu stronach za pomocą serafinów buldoga, aby zapewnić dostęp do kości. Następnie ostrożnie usuń tkankę spojówkową za pomocą skalpela.

Oczyść obszar środkiem dezynfekującym na bazie jodu i osusz czaszkę antyseptycznym wacikiem. Następnie za pomocą ostrego ostrza skalpela podrap czaszkę, aby uzyskać oczyszczoną i zmatowioną powierzchnię kości. Używając tylko końcówki skalpela, podrap siatkę przypominającą siatkę zagajników w odległości od jednego do dwóch milimetrów między rowkami.

Następnie wykonaj cztery kraniotomii w czaszce w określonych miejscach za pomocą mikrowiertła. Podczas wiercenia zdmuchnij pył kostny za pomocą pipety Pasteura i wyczyść wszelkie krwawienia wacikami antyseptycznymi. Jeśli wystąpi krwawienie, upewnij się, że zostało całkowicie zatrzymane przed wznowieniem procesu.

Użyj gąbki hemostatycznej, aby przyspieszyć hemostazę. Zamocuj w zacisku hemostatycznym. Na lewej półkuli wkręć dwie pozłacane przez kraniotomię.

Trzymaj zacisk pionowo nad kraniotomią i obracaj, nie odbiegając od pozycji pionowej. Delikatnie otwórz zacisk hemostatyczny, aby odkręcić. Na prawej półkuli przykręć wcześniej przygotowane elektrody przez kraniotomię.

Dodaj kroplę kleju na środkową część czaszki, aby zapewnić ścisłe przyleganie lewego EMG-EKG. Ostrożnie podnieś granicę skóry z mięśni szyi za pomocą kleszczy i włóż przewody EMG-EKG ze zwiniętymi końcami do mięśni. Aby wykryć sygnały EKG serca podczas snu, upewnij się, że przewód EMG-EKG jest włożony do mięśnia na głębokość około 0,8 do jednego centymetra.

Umieść lewe EMG-EKG obok tylnej lewej kotwiącej. Powtórz procedurę, aby wprowadzić prawe EMG-EKG. Umieść prawy EMG-EKG obok przedniej lewej kotwiącej.

Upewnij się, że końce pętli są umieszczone jak najdalej od siebie. Ważne jest, aby przewody EMG-EKG były wprowadzone wystarczająco głęboko w mięsień, aby tętno było niezawodnie wykrywane. Za pomocą szpatułki nałóż dwuskładnikowy klej epoksydowy na czaszkę między i wokół nich.

Pozostaw do wyschnięcia w świetle, ale chroń oczy zwierzęcia przed nadmiernym oświetleniem. Spróbuj umieścić styki złącza tak blisko, jak to możliwe, aby zminimalizować wysokość implantu za pomocą małej lampy krokodylowej. cztery styki w rogu złącza do czterech przewodów.

Zminimalizuj czas kontaktu z grotem lutowniczym, ponieważ szybko nagrzewa to. Następnie wypełnij przestrzeń między klejem a łącznikiem cementem dentystycznym i przykryj przylutowane części. Stwórz gładką powierzchnię i unikaj ostrych krawędzi, które mogłyby zranić zwierzę.

Ponadto unikaj dotykania skóry, ponieważ prowadzi to do swędzenia. Teraz usuń serafiny buldoga. Zdezynfekuj ranę środkiem dezynfekującym na bazie jodu.

W razie potrzeby zamknij ranę punktami szwów z przodu i z tyłu łącznika. Następnie monitoruj zwierzę codziennie przez tydzień i szukaj utraty wagi, zmniejszonej lub nieprawidłowej aktywności oraz oznak infekcji. Pięć do sześciu dni po operacji podłącz nagrywający do złącza głowy zwierzęcia, pozostawiając je w klatce domowej.

Odczekaj dodatkowe cztery do pięciu dni przed rozpoczęciem nagrywania, aby zwierzę przyzwyczaiło się do tego stanu i spało naturalnie. Za pomocą komercyjnego oprogramowania polisomnograficznego rejestruj dane EEG i EMG-EKG w ciągu 48 godzin przy użyciu typowych ustawień, takich jak wzmocnienie 2000 x, częstotliwość próbkowania 2000 Hz podczas akwizycji, próbkowanie w dół do 200 Hz po akwizycji. Zastosuj filtr górnoprzepustowy 0,7 Hz dla wszystkich śladów EEG i filtr górnoprzepustowy 10 Hz dla wszystkich śladów EMG-EKG.

W tej demonstracji mysz jest uśpiona przez ponad 40 sekund. Oto charakterystyczne sygnały o niskiej częstotliwości, wysokiej amplitudzie w EEG i niskie napięcie mięśniowe w zapisach EMG. Ważne jest, aby mysz spała stabilnie przez co najmniej 40 sekund przed odtworzeniem dźwięku, aby zapewnić długą linię bazową do analizy snu, przed obudzeniem lub przespaniem.

Teraz zostanie dostarczony bodziec akustyczny, w tym przypadku biały szum. W takim przypadku mysz budzi się w ciągu 10 sekund. Zwróć uwagę, że EEG desynchronizuje się, gdy mysz się budzi.

W innym przypadku mysz nie budzi się, mimo że dźwięk jest dostarczany przez ponad 20 sekund. Należy pamiętać, że EEG nie ulega desynchronizacji. Pokazane są tutaj surowe ślady EEG w kolorze czarnym i odpowiadające im sygnały EMG-EKG w kolorze szarym, przez 40 sekund przed wystąpieniem szumu i podczas 20 sekund hałasu.

To jest zdarzenie polegające na przespajaniu. A to jest przykład pobudki. Odpowiednie dane analizowane dla dynamiki mocy sigma w 40-sekundowym oknie przed wystąpieniem szumu są tutaj pokazane dla prześpienia i wybudzenia.

Kluczowym wynikiem tej analizy jest to, że moc sigma znajduje się na najniższym poziomie przed wystąpieniem szumu w przypadku zdarzenia uśpienia i w szczytowym momencie w przypadku przebudzenia. W przeciwieństwie do wydarzeń związanych z budzeniem się i przesypianiem przedstawionych wcześniej, odrzuciliśmy zdarzenia z wczesnym przejściem w fazę REM. Odrzuciliśmy też te wydarzenia z wczesną pobudką przed nadejściem hałasu.

Podczas wykonywania tej procedury ważne jest, aby upewnić się, że sygnał EMG wykrywa tętno podczas snu bez fazy REM. Ponadto należy pamiętać, że procedura analizy musi być zrozumiana i zaimplementowana w skrypcie oprogramowania, aby wyodrębnić oscylacje w podczerwieni. Po tej procedurze można wykonać inne metody, takie jak lokalne zapisy elektrofizjologiczne lub podejścia obrazowe, aby śledzić wzorce aktywności w określonych obszarach mózgu.

Po ponownym opracowaniu, technika ta toruje drogę naukowcom zajmującym się ludzkim snem do zbadania, w jaki sposób czynności neuronalne i sercowe są zorganizowane na różnych etapach snu u zdrowych śpiących i u pacjentów z zaburzeniami snu. Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak oceniać i analizować sen non REM retrospektywnie na podstawie reaktywności behawioralnej śpiącej myszy na bodziec akustyczny.