Name: Kwantyfikacja dynamiki mocy widmowej i tętna w podczerwieni u śpiących myszy (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-08-02T14:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 56 s
Description: Poznaj metodę polisomnografii do badania koordynacji aktywności nerwowej i sercowej u myszy w fazie snu NREM. Technika ta pozwala analizować dynamikę mocy widmowej EEG oraz reakcje na bodźce zewnętrzne.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Dziękujemy wszystkim członkom laboratorium za ich wkład w napisanie i uważne przeczytanie tego manuskryptu. Jesteśmy wdzięczni Paulowi Frankenowi za inspirujące dyskusje, dr Gisèle Ferrand za pomocne komentarze na temat protokołu chirurgicznego oraz dr Jean-Yves Chatton za dostarczenie oryginalnych plików wykonywalnych Labview do ekspozycji na hałas. Finansowanie zostało zapewnione przez Szwajcarską Narodową Fundację Nauki (granty 31003A_146244 i 31003A_166318) oraz Etat de Vaud.

<ol><li>Lecci, S., et al. <a target="_blank" href="http://advances.sciencemag.org/content/3/2/e1602026">Coordinated infra-slow neural and cardiac oscillations mark fragility and offline periods in mammalian sleep.</a> Sci Adv. 3 (2), 1602026(2017).</li>
<li>Rechtschaffen, A., Kales, A. <a target="_blank" href="http://www.clinph-journal.com/article/0013-4694(69)90021-2/abstract">A manual of standardized terminology, techniques and scoring system for sleep of human subjects.</a> U.S. Department of Health, Education, and Welfare. , Washington, DC. (1968).</li>
<li>Blake, H., Gerard, R. W. <a target="_blank" href="http://ajplegacy.physiology.org/content/119/4/692">Brain potentials during sleep.</a> Am J Physiol. 119, 692-703 (1937).</li>
<li>Rechtschaffen, A., Hauri, P., Zeitlin, M. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/5963124">Auditory awakening threshold in REM and NREM sleep stages.</a> Percept Mot Skills. 22 (3), 927-942 (1966).</li>
<li>Achermann, P., Borbély, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Low-frequency+%28%3C+1+Hz%29+oscillations+in+the+human+sleep+electroencephalogram%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Low-frequency (< 1 Hz) oscillations in the human sleep electroencephalogram.</a> Neuroscience. 81 (1), 213-222 (1997).</li>
<li>Aeschbach, D., Borbély, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((All-night+dynamics+of+the+human+sleep+EEG%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Sleep+Res%22%5BJournal%5D)">All-night dynamics of the human sleep EEG.</a> J. Sleep Res. 2 (2), 70-81 (1993).</li>
<li>Astori, S., Wimmer, R. D., Lüthi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Manipulating+sleep+spindles--expanding+views+on+sleep%2C+memory%2C+and+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Manipulating sleep spindles--expanding views on sleep, memory, and disease.</a> Trends Neurosci. 36 (12), 738-748 (2013).</li>
<li>Brown, R. E., Basheer, R., McKenna, J. T., Strecker, R. E., McCarley, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Control+of+sleep+and+wakefulness%5BTitle%5D)+AND+%22Physiol+Rev%22%5BJournal%5D)">Control of sleep and wakefulness.</a> Physiol Rev. 92 (3), 1087-1187 (2012).</li>
<li>Buzsáki, G., Wang, X. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanisms+of+gamma+oscillations%5BTitle%5D)+AND+%22Annu+Rev+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Mechanisms of gamma oscillations.</a> Annu Rev Neurosci. 35, 203-225 (2012).</li>
<li>Rasch, B., Born, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((About+sleep%27s+role+in+memory%5BTitle%5D)+AND+%22Physiol+Rev%22%5BJournal%5D)">About sleep's role in memory.</a> Physiol Rev. 93 (2), 681-766 (2013).</li>
<li>Halász, P., Bòdizs, R. <a target="_blank" href="https://www.kobo.com/us/en/ebook/dynamic-structure-of-nrem-sleep">Dynamic structure of NREM sleep</a>. , Springer. (2013).</li>
<li>Terzano, M. G., Parrino, L., Spaggiari, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+cyclic+alternating+pattern+sequences+in+the+dynamic+organization+of+sleep%5BTitle%5D)+AND+%22Electroencephalogr+Clin+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">The cyclic alternating pattern sequences in the dynamic organization of sleep.</a> Electroencephalogr Clin Neurophysiol. 69 (5), 437-447 (1988).</li>
<li>Gottesmann, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Detection+of+seven+sleep-waking+stages+in+the+rat%5BTitle%5D)+AND+%22Neurosci+Biobehav+Rev%22%5BJournal%5D)">Detection of seven sleep-waking stages in the rat.</a> Neurosci Biobehav Rev. 16 (1), 31-38 (1992).</li>
<li>Benington, J. H., Kodali, S. K., Heller, H. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Scoring+transitions+to+REM+sleep+in+rats+based+on+the+EEG+phenomena+of+pre-REM+sleep%3A+an+improved+analysis+of+sleep+structure%5BTitle%5D)+AND+%22Sleep%22%5BJournal%5D)">Scoring transitions to REM sleep in rats based on the EEG phenomena of pre-REM sleep: an improved analysis of sleep structure.</a> Sleep. 17 (1), 28-36 (1994).</li>
<li>Sullivan, D., Mizuseki, K., Sorgi, A., Buzsáki, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparison+of+sleep+spindles+and+theta+oscillations+in+the+hippocampus%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Comparison of sleep spindles and theta oscillations in the hippocampus.</a> J Neurosci. 34 (2), 662-674 (2014).</li>
<li>Vas, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Differential+adaptation+of+REM+sleep+latency%2C+intermediate+stage+and+theta+power+effects+of+escitalopram+after+chronic+treatment%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neural+Transm+%28Vienna%29%22%5BJournal%5D)">Differential adaptation of REM sleep latency, intermediate stage and theta power effects of escitalopram after chronic treatment.</a> J Neural Transm (Vienna). 120 (1), 169-176 (2013).</li>
<li>Schiffelholz, T., Aldenhoff, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Novel+object+presentation+affects+sleep-wake+behavior+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Neurosci+Lett%22%5BJournal%5D)">Novel object presentation affects sleep-wake behavior in rats.</a> Neurosci Lett. 328 (1), 41-44 (2002).</li>
<li>Wimmer, R. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sustaining+sleep+spindles+through+enhanced+SK2-channel+activity+consolidates+sleep+and+elevates+arousal+threshold%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Sustaining sleep spindles through enhanced SK2-channel activity consolidates sleep and elevates arousal threshold.</a> J Neurosci. 32 (40), 13917-13928 (2012).</li>
<li>Fernandez, L. M. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Highly+dynamic+spatiotemporal+organization+of+low-frequency+activities+during+behavioral+states+in+the+mouse+cerebral+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Cereb+Cortex%22%5BJournal%5D)">Highly dynamic spatiotemporal organization of low-frequency activities during behavioral states in the mouse cerebral cortex.</a> Cereb Cortex. , (2016).</li>
<li>Franken, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Long-term+vs.+short-term+processes+regulating+REM+sleep%5BTitle%5D)+AND+%22J+Sleep+Res%22%5BJournal%5D)">Long-term vs. short-term processes regulating REM sleep.</a> J Sleep Res. 11 (1), 17-28 (2002).</li>
<li>Feige, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+microstructure+of+sleep+in+primary+insomnia%3A+an+overview+and+extension%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Psychophysiol%22%5BJournal%5D)">The microstructure of sleep in primary insomnia: an overview and extension.</a> Int J Psychophysiol. 89 (2), 171-180 (2013).</li>
<li>Parrino, L., Halasz, P., Tassinari, C. A., Terzano, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((CAP%2C+epilepsy+and+motor+events+during+sleep%3A+the+unifying+role+of+arousal%5BTitle%5D)+AND+%22Sleep+Med+Rev%22%5BJournal%5D)">CAP, epilepsy and motor events during sleep: the unifying role of arousal.</a> Sleep Med Rev. 10 (4), 267-285 (2006).</li>
<li>Akinseye, O. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sleep+as+a+mediator+in+the+pathway+linking+environmental+factors+to+hypertension%3A+a+review+of+the+literature%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Hypertens%22%5BJournal%5D)">Sleep as a mediator in the pathway linking environmental factors to hypertension: a review of the literature.</a> Int J Hypertens. 2015, 926414(2015).</li>
<li>Campbell, K., Muller-Gass, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+extent+of+processing+of+near-hearing+threshold+stimuli+during+natural+sleep%5BTitle%5D)+AND+%22Sleep%22%5BJournal%5D)">The extent of processing of near-hearing threshold stimuli during natural sleep.</a> Sleep. 34 (9), 1243-1249 (2011).</li>
<li>Nir, Y., Vyazovskiy, V. V., Cirelli, C., Banks, M. I., Tononi, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Auditory+responses+and+stimulus-specific+adaptation+in+rat+auditory+cortex+are+preserved+across+NREM+and+REM+sleep%5BTitle%5D)+AND+%22Cereb+Cortex%22%5BJournal%5D)">Auditory responses and stimulus-specific adaptation in rat auditory cortex are preserved across NREM and REM sleep.</a> Cereb Cortex. 25 (5), 1362-1378 (2015).</li>
<li>Dang-Vu, T. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Interplay+between+spontaneous+and+induced+brain+activity+during+human+non-rapid+eye+movement+sleep%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+USA%22%5BJournal%5D)">Interplay between spontaneous and induced brain activity during human non-rapid eye movement sleep.</a> Proc Natl Acad Sci USA. 108 (37), 15438-15443 (2011).</li>
<li>Elton, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Event-related+potentials+to+tones+in+the+absence+and+presence+of+sleep+spindles%5BTitle%5D)+AND+%22J+Sleep+Res%22%5BJournal%5D)">Event-related potentials to tones in the absence and presence of sleep spindles.</a> J Sleep Res. 6 (2), 78-83 (1997).</li>
<li>McKinney, S. M., Dang-Vu, T. T., Buxton, O. M., Solet, J. M., Ellenbogen, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Covert+waking+brain+activity+reveals+instantaneous+sleep+depth%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Covert waking brain activity reveals instantaneous sleep depth.</a> PLoS One. 6 (3), 17351(2011).</li>
<li>Mang, G. M., Franken, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sleep+and+EEG+phenotyping+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Curr+Protoc+Mouse+Biol%22%5BJournal%5D)">Sleep and EEG phenotyping in mice.</a> Curr Protoc Mouse Biol. 2 (1), 55-74 (2012).</li>
<li>Borbély, A. A., Tobler, I., Hanagasioglu, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+sleep+deprivation+on+sleep+and+EEG+power+spectra+in+the+rat%5BTitle%5D)+AND+%22Behav+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Effect of sleep deprivation on sleep and EEG power spectra in the rat.</a> Behav Brain Res. 14 (3), 171-182 (1984).</li>
<li>Jurysta, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+impact+of+chronic+primary+insomnia+on+the+heart+rate--EEG+variability+link%5BTitle%5D)+AND+%22Clin+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">The impact of chronic primary insomnia on the heart rate--EEG variability link.</a> Clin Neurophysiol. 120 (6), 1054-1060 (2009).</li>
<li>Silvani, A., Calandra-Buonaura, G., Benarroch, E. E., Dampney, R. A. L., Cortelli, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bidirectional+interactions+between+the+baroreceptor+reflex+and+arousal%3A+an+update%5BTitle%5D)+AND+%22Sleep+Med%22%5BJournal%5D)">Bidirectional interactions between the baroreceptor reflex and arousal: an update.</a> Sleep Med. , (2015).</li>
</ol>

Autorzy oświadczają, że nie mają konkurencyjnego interesu finansowego.

Tutaj pokazujemy, jak ustalić ciągły profil czasowy snu innego niż REM, który integruje zmienne EEG, EMG i EKG. Jest to pierwszy krok w kierunku opracowania integracyjnego opisu snu myszy, który może pomóc w zidentyfikowaniu wcześniej nierozpoznanej skali czasowej, w której organizowana jest wysoka i niska odporność na hałas podczas snu innego niż REM1. Podobna struktura czasowa została również opisana w ludzkim śnie nie-REM za pomocą analogicznej analizy1.
<p class="jo...

Sen ssaków to behawioralny stan odpoczynku i odporności na bodźce środowiskowe. Pomimo tej pozornej jednorodności, parametry polisomnograficzne i autonomiczne wskazują, że sen porusza się między jakościowo i ilościowo różnymi stanami neuronalnymi i somatycznymi w różnych skalach czasowych i przestrzennych1. W ciągu kilku minut do kilkudziesięciu minut następuje przełączanie między snem innym niż REM a uśpieniem REM. Senowi non-REM towarzyszy aktywność EEG o dużej amplitudzie i niskiej częstotliwości, ze szczytem widmowym około ~0,5 - 4 Hz, podczas gdy sen REM wykazuje regularną aktywność EEG w paśmie theta (6 - 10 Hz), wraz z atonią mięśniową2. W ramach snu non-REM ludzie przechodzą przez światło (S2) i głęboki sen wolnofalowy (SWS). Jak wskazuje ich nazwa, te dwa etapy wykazują niższe i wyższe progi pobudzenia3,4, odpowiednio, i różnią się przede wszystkim gęstością mocy korowego EEG o niskiej częstotliwości, określanej jako aktywność wolnofalowa (SWA; 0,75 - 4 Hz). Niejednorodność utrzymuje się w poszczególnych atakach S2 i SWS w skali czasowej od minuty do sekundy, co jest obszernie udokumentowane przez zmienną obecność SWA w trakcie ataku5,6, ale także przez EEG i rytmy potencjału pola o wyższych częstotliwościach, w tym fale wrzecionowe w paśmie sigma (10-15 Hz) i rytmy gamma (80 - 120 Hz) (dla przeglądu, Zobacz7,8,9,10).
Zamiast być subtelne, te zmiany zmieniają stan uśpienia u ludzi do skrajności spektrum. W przypadku snu innego niż REM wahają się one od przewagi SWA do stanów, które przybliżają aktywność podobną do czuwania, ponieważ zawierają znaczną część składników o wysokiej częstotliwości11,12. U gryzoni i kotów, chociaż sen nie-REM nie jest podzielony na etapy, krótki okres zwany snem pośrednim (IS) pojawia się przed rozpoczęciem snu REM13. Podczas IS inicjowane są cechy snu REM, takie jak aktywność theta hipokampa i fale ponto-genikulo-potyliczne, podczas gdy sygnatury snu inne niż REM, takie jak fale wrzecionowe i SWA, są nadal obecne, co wskazuje na mieszanie się tych dwóch stanów snu14,15. Niemniej jednak, IS może być funkcjonalnie odrębny, ponieważ jest modulowany przez leki przeciwdepresyjne16 oraz poprzez prezentację nowego obiektu podczas wcześniejszego przebudzenia17, i przyczynia się do ustawienia progu pobudzenia18. Co więcej, wykresy przestrzeni stanów parametrów EEG i EMG swobodnie poruszających się szczurów pokazują klaster punktów14, który jest ciągły między snem innym niż REM, snem REM i czuwaniem. Występują również sporadyczne spadki SWA, bez wchodzenia w stan czuwania lub snu REM, co prowadzi do znacznych wahań względnej obecności składników o niskiej i wysokiej częstotliwości podczas skonsolidowanego ataku snu bez fazy REM14,19,20. Wreszcie, zmienne proporcje rytmów SWA i wyższych częstotliwości podczas snu non-REM występują nie tylko w czasie, ale także pokazują regionalne różnice w amplitudzie i synchronizacji między obszarami korowymi19.
Sen ssaków nie-REM jest daleki od jednolitości. Nie jest jednak jasne, czy taka niejednorodność prowadzi do stanów różniących się funkcjami i atrybutami behawioralnymi. W kilku rodzajach zaburzeń snu ciągły sen jest zakłócany przez spontaniczne przebudzenia i niewłaściwe zachowania motoryczne. Co więcej, analizy spektralne wykazują zmiany we względnej obecności wyższych częstotliwości w EEG21 oraz w parametrach autonomicznych, takich jak tempo oddychania i bicie serca22. Uporządkowana sekwencja stabilnych stanów snu zostaje w ten sposób zaburzona, a elementy pobudzenia korowego i/lub autonomicznego wdzierają się w niekontrolowany sposób. Dlatego zrozumienie kontinuum stanów snu może mieć znaczenie dla choroby. Dodatkowo, zakłócenia snu spowodowane hałasem środowiskowym w środowiskach miejskich są związane z ogólnymi zagrożeniami dla zdrowia, co sprawia, że kluczowe jest zidentyfikowanie momentów zwiększonej wrażliwości podczas snu23.
Eksperymenty z pobudzeniem behawioralnym u śpiących ludzi wskazują, że najtrudniej jest obudzić się ze snu nie-REM zdominowanego przez SWA (etap S3), podczas gdy lekki sen non-REM (etap S2) i sen REM wykazują porównywalne i niższe progi pobudzenia4. Korowe przetwarzanie krótkich bodźców dźwiękowych różni się znacznie między fazą REM, S2 i S324,25, co wskazuje, że wzorce aktywności korowej specyficzne dla stanu modulują pierwsze etapy przetwarzania sensorycznego. W przypadku snu innego niż REM u ludzi skłonność do budzenia się w odpowiedzi na hałas zmienia się w zależności od obecności fal wrzecionowych i rytmów alfa w EEG26,27,28. Rytmiczności korowo-wzgórzowej podczas wrzecion towarzyszy zwiększone hamowanie synaps zarówno na poziomie wzgórza, jak i kory mózgowej, co uważa się za przyczynianie się do tłumienia przetwarzania sensorycznego7.
Jak są zorganizowane okresy snu odporne na hałas i wrażliwe i jakie są ich determinanty? Zarówno u myszy, jak i u ludzi zidentyfikowaliśmy ostatnio oscylację rytmów neuronalnych o 0,02 Hz i powolną podczerwienią. W zależności od fazy tej oscylacji 0,02 Hz, myszy wykazywały zmienną reaktywność na bodźce zewnętrzne, budząc się lub śpiąc w hałasie. Co ciekawe, oscylacja ta była skorelowana z szybkością bicia serca, co wskazuje, że autonomiczny układ nerwowy uczestniczy w modulacji podatności snu na bodźce zewnętrzne1. Rytmy hipokampa związane z pamięcią były również zorganizowane w tym rytmie i, co najbardziej uderzające, jego siła korelowała z jakością konsolidacji pamięci u ludzi. Oscylacja 0,02 Hz wydaje się być zatem zasadą organizującą sen nie-REM gryzoni i ludzi, która moduluje zarówno wrażliwość na środowisko, jak i przetwarzanie pamięci wewnętrznej. To ponownie podkreśla potrzebę wieloparametrycznej i ciągłej oceny stanów snu w celu rozpoznania ich funkcjonalności i zidentyfikowania miejsc o potencjalnej podatności.
Tutaj prezentujemy procedurę ekstrakcji kształtu fali tej dynamiki, w tym chirurgiczne wszczepienie implantacji myszom w celu połączonych pomiarów EEG/ECoG i EMG-EKG, ekspozycję na bodźce sensoryczne i procedury analizy. Procedura ta stanowi podstawę do postrzegania snu jako stale zmieniającego się, ale wysoce zorganizowanego stanu czujności, podczas którego sekwencyjnie wykonywane są różne podstawowe funkcje snu. Mówiąc bardziej ogólnie, procedura ta ma zastosowanie do podejść mających na celu wyodrębnienie cech spektralnych i autonomicznych, które poprzedzają wynik behawioralny podczas snu zarówno w stanie zdrowia, jak i choroby.

<table><tbody><tr><td>2-składnikowy klej epoksydowy</td><td>Henkel</td><td>Loctite EA 3450</td><td></td></tr><tr><td>Wchłanialne włókno szyjące (Prolen)</td><td>Ethicon</td><td>5-0 FS-3</td><td></td></tr><tr><td>Kleszcze Adson</td><td>FST</td><td>11006-12</td><td></td></tr><tr><td>Wacik antyseptyczny</td><td>VWR</td><td>149-0332</td><td></td></tr><tr><td>Attane Isoflurane</td><td>Piramal</td><td>Isofluran 250mL</td><td></td></tr><tr><td>Złącza 3 x 2-kanałowe</td><td>ENA AG</td><td>2.316</td><td>Raster 2,54 x 2,54 mm; rozmiar 5 x 8 x 9 mm; rozmiar pinu 5 mm; http://www.ena.ch/</td></tr> <tr><td>Komutator</td><td>Dragonfly Model</td><td>#SL-10</td><td></td></tr><tr><td>Wzmacniacz EMBLA</td> Wzmacniacz <td></td><td>EMBLA</td><td>Cienkie</td></tr><tr><td>nożyczki</td><td>FST</td><td>14108-09</td><td></td></tr><tr><td>Śruba stalowa z płaskim pozłacana</td><td>J.I. Morris</td><td>FF00CE125</td><td>https://jimorrisco.com/</td></tr><tr><td>Złoty drut</td><td>CMSA</td><td>T.69 5gr</td><td>http://www.cmsa.ch/en/</td></tr> <tr><td>Gąbka hemostatyczna</td><td>Pfizer</td><td>Gelfoam</td><td></td></tr><tr><td>środek dezynfekujący na bazie jodu (Betadine)</td><td>Mundipharma</td><td>standardowy roztwór 60mL</td><td></td></tr><tr><td>Komet stal wiertnicza 1/005PM104</td><td>UNOR AG</td><td>22310</td><td></td></tr><tr><td>Oprogramowanie do analizy Matlab</td><td>MathWorks</td><td>R2016b</td><td>https://ch.mathworks.com/products/matlab.html</td></tr><tr><td>Microdrill</td><td>Fine Science Tools</td><td>96758</td><td></td></tr><tr><td>Uchwyt głowicy do znieczulenia gazem dla myszy</td><td>Kopf Instruments</td><td>Model 923-B</td><td>Maść http://kopfinstruments.com/product/model-923-b-mouse-gas-anesthesia-head-holder/</td></tr> <tr><td>okulistyczna</td><td>Pharmamedica</td><td>VITA-POS</td><td></td></tr><tr><td>Paladur (płyn)</td> <td>UNOR AG</td><td>2260215</td><td>do cementu dentystycznego</td></tr><tr><td>Palavit (proszek)</td> <td>UNOR AG</td><td>5410929</td><td>do cementu dentystycznego</td></tr><tr><td>Rama stereotaktyczna dla małych zwierząt</td><td>Kopf Instruments</td><td>Model 930</td><td>http://kopfinstruments.com/product/model-930-small-animal-stereotaxic-frame-assembly/</td></tr> <tr><td>Drut lutowniczy</td><td>Regulator temperatury Stannol</td><td>593072</td><td></td></tr><tr><td>- Mini sonda doodbytnicza</td><td>Phymep</td><td>4090502</td><td>http://www.phymep.com/produit/dc-temperature-controller/</td></tr> <tr><td>Regulator temperatury - poduszka grzewcza</td><td>Phymep</td><td>4090205</td><td>http://www.phymep.com/produit/dc-temperature-controller/</td></tr></tbody></table>

kwantyfikacja dynamiki mocy widmowej i tętna w podczerwieni u śpiących myszy

Quantifying Infra-slow Dynamics of Spectral Power and Heart Rate in Sleeping Mice

Trzy stany czujności dominują w życiu ssaków: czuwanie, sen bez szybkich ruchów gałek ocznych (non-REM) i sen REM. W miarę jak u swobodnie poruszających się zwierząt identyfikuje się coraz więcej neuronalnych korelatów zachowania, ten potrójny podział staje się zbyt uproszczony. Podczas czuwania zespoły globalnych i lokalnych czynności korowych, wraz z parametrami obwodowymi, takimi jak średnica źrenic i równowaga współczulno-owagalna, określają różne stopnie pobudzenia. Nie jest jasne, w jakim stopniu sen tworzy również kontinuum stanów mózgu – w obrębie których stopień odporności na bodźce sensoryczne i pobudzenie, a być może także inne funkcje snu, zmieniają się stopniowo – oraz jak zmieniają się peryferyjne stany fizjologiczne. Badania rozwijające metody monitorowania wielu parametrów podczas snu, a także przypisywanie konstelacjom tych funkcjonalnych atrybutów, mają kluczowe znaczenie dla udoskonalenia naszego zrozumienia snu jako wielofunkcyjnego procesu, podczas którego musi zostać osiągniętych wiele korzystnych efektów. Identyfikacja nowych parametrów charakteryzujących stany snu otworzy możliwości dla nowych ścieżek diagnostycznych w zaburzeniach snu.
Przedstawiamy procedurę opisu dynamicznych zmian stanów snu myszy nie-REM poprzez połączone monitorowanie i analizę sygnałów elektroencefalogramu (EEG)/elektrokortykogramu (ECoG), elektromiogramu (EMG) i elektrokardiogramu (EKG) przy użyciu standardowych technik zapisu polisomnograficznego. Stosując to podejście, odkryliśmy, że sen myszy nie-REM jest zorganizowany w cykle skoordynowanych oscylacji nerwowych i sercowych, które generują kolejne 25-sekundowe interwały wysokiej i niskiej wrażliwości na bodźce zewnętrzne. Dlatego ośrodkowy i autonomiczny układ nerwowy są skoordynowane, aby tworzyć behawioralnie odrębne stany snu podczas skonsolidowanego snu nie-REM. Przedstawiamy manipulacje chirurgiczne do monitorowania polisomnograficznego (tj. EEG/EMG w połączeniu z EKG) w celu śledzenia tych cykli u swobodnie śpiącej myszy, analizy w celu ilościowego określenia ich dynamiki oraz protokołów stymulacji akustycznej w celu oceny ich roli w prawdopodobieństwie przebudzenia. Nasze podejście zostało już rozszerzone na sen człowieka i obiecuje rozwikłać powszechne zasady organizacji stanów snu innych niż REM u ssaków.

Rysunek 2A (górny panel) pokazuje 100-minutowe odcinki spontanicznych zachowań związanych ze snem i czuwaniem, rejestrowane przez elektrody polisomnograficzne wszczepione zgodnie z opisem (patrz <silna klasa="xfig">Rysunek 1). Wzrosty i spadki amplitudy EEG i EMG przy początku snu innego niż REM są wyraźnie widoczne. Przerywany sen REM charakteryzuje się spadkiem amplitudy EEG i dalszym spadkiem tonu EMG, który nie jest widoczny w te...

Tutaj prezentujemy eksperymentalne i analityczne procedury opisujące dynamikę czasową zmiennych neuronalnych i sercowych snu nie-REM u myszy, które modulują reakcję snu na bodźce akustyczne.

Kwantyfikacja dynamiki mocy widmowej i tętna w podczerwieni u śpiących myszy

Three vigilance states dominate mammalian life: wakefulness, non-rapid eye movement (non-REM) sleep, and REM sleep. As more neural correlates of behavior ...

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.

quantifying-infra-slow-dynamics-spectral-power-heart-rate-sleeping

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neuronauka

Przedstawiono technikę chirurgiczną implantacji dostępnych komercyjnie nadajników telemetrycznych służących do ciągłego pomiaru biopotencjału (jednokanałowe EKG), częstotliwości akcji serca, wewnętrznej temperatury ciała oraz aktywności ruchowej u swobodnie poruszających się myszy. Zaprezentowano również zalecenia i protokoły dotyczące opieki pooperacyjnej i uśmierzania bólu w celu poprawy procesu rekonwalescencji, dobrostanu oraz przeżywalności zwierząt.

Implantacja nadajników radiotelemetrycznych umożliwiających pozyskiwanie danych dotyczących EKG, częstości akcji serca, wewnętrznej temperatury ciała i aktywności u swobodnie poruszających się myszy laboratoryjnych

Ten film demonstruje protokół wszczepienia elektrody elektroencefalogramu (EEG) i elektromiogramu (EMG) znieczulonej myszy. Proces polega na zabezpieczeniu myszy na stereotaktycznej ramie, wykonaniu nacięcia w linii środkowej czaszki, wywierceniu otworów na elektrody i zamocowaniu zespołu elektrod do nagrywania sygnału. Po powrocie do zdrowia zachowanie myszy podczas snu i czuwania jest analizowane przy użyciu zarejestrowanych sygnałów.

Analiza zachowań związanych ze snem u myszy za pomocą elektroencefalogramu i zapisów elektromiogramu

Zapis elektroencefalogramu (EEG) i elektromiogramu (EMG) u swobodnie zachowujących się myszy jest kluczowym krokiem do skorelowania zachowania i fizjologii ze snem i czuwaniem. Opisany w niniejszym dokumencie protokół eksperymentalny zapewnia przewodowy system do pozyskiwania zapisów EEG i EMG u myszy.

Procedura rejestracji poligraficznej do pomiaru snu u myszy

Tutaj prezentujemy protokół do rejestrowania sygnałów biologicznych mózgu i serca u myszy za pomocą jednoczesnego wideo, elektroencefalografii (EEG) i elektrokardiografii (EKG). Opisano również metody analizy wynikowych zapisów EEG-EKG pod kątem napadów, mocy spektralnej EEG, funkcji serca i zmienności rytmu serca.

Jednoczesne monitorowanie wideo-EEG-EKG w celu identyfikacji dysfunkcji neurosercowej w mysich modelach padaczki

Opisujemy wysokoprzepustową metodę pomiaru snu za pomocą monitorowania w domowej klatce opartej na aktywności. Ta metoda ma przewagę nad tradycyjnymi metodami opartymi na EEG. Jest dobrze zwalidowany do określania całkowitego czasu trwania snu i może być potężnym narzędziem do monitorowania snu w modelach chorób ludzkich u gryzoni.

Nieinwazyjne, wysokoprzepustowe określanie czasu trwania snu u gryzoni

Baroreflex to mechanizm regulacji tętna przez autonomiczny układ nerwowy w odpowiedzi na zmiany ciśnienia krwi. Opisujemy technikę chirurgiczną polegającą na wszczepieniu nadajników telemetrycznych do ciągłego i jednoczesnego pomiaru elektrokardiogramu i ciśnienia krwi u myszy. Może to określać spontaniczną wrażliwość baroodruchową, ważny marker prognostyczny chorób sercowo-naczyniowych.

Implantacja połączonych telemetrycznych przetworników EKG i ciśnienia krwi w celu określenia spontanicznej wrażliwości barorefleksu u przytomnych myszy

Tutaj prezentujemy krok po kroku protokół dla półautomatycznego podejścia do analizy mysich danych z długoterminowej elektrokardiografii (EKG) dla podstawowych parametrów EKG i częstych zaburzeń rytmu serca. Dane są uzyskiwane przez wszczepialne nadajniki telemetryczne u żywych i przytomnych myszy i analizowane za pomocą Ponemah i jego modułów analitycznych.

Analiza długoterminowych zapisów elektrokardiograficznych w celu wykrycia arytmii u myszy

Ten protokół ma na celu opisanie nowej metodologii pomiaru wewnętrznej szybkości wypalania serca za pomocą rejestracji matrycy mikroelektrod całej tkanki węzła zatokowo-przedsionkowego w celu identyfikacji wad rozrusznika serca u myszy. W tej metodzie można również wprowadzić środki farmakologiczne, aby zbadać ich wpływ na wewnętrzne rozruszniki serca.

Rejestracja szybkości wypalania węzłów zatokowo-przedsionkowych za pomocą matrycy mikroelektrod w celu identyfikacji wewnętrznych wad rozrusznika serca u myszy

Prezentujemy pakiet oprogramowania z graficznym interfejsem użytkownika dla badaczy bez doświadczenia w kodowaniu, aby ocenić fazy snu u myszy za pomocą prostego pobrania i obsługi.

IntelliSleepScorer, pakiet oprogramowania z graficznym interfejsem użytkownika do automatycznego oceniania fazy snu myszy

Niezawodna metoda badania lawin neuronalnych, czyli niezależnych od skali czasowo-przestrzennych wybuchów aktywności, które świadczą o dynamice stanu krytycznego w korze mózgu. Lawiny pojawiają się spontanicznie w rozwijających się warstwach powierzchownych hodowli kory, co umożliwia długoterminowe pomiary aktywności przy użyciu planarnych zintegrowanych matryc wieloelektrodowych (MEA) w ściśle kontrolowanych warunkach.

Rejestracja lawin neuronalnych w kulturach organotypowych za pomocą macierzy wieloelektrodowej

Poznaj metodę polisomnografii do badania koordynacji aktywności nerwowej i sercowej u myszy w fazie snu NREM. Technika ta pozwala analizować dynamikę mocy widmowej EEG oraz reakcje na bodźce zewnętrzne.

Kwantyfikacja dynamiki mocy widmowej i tętna w podczerwieni u śpiących myszy

Przeglądaj więcej filmów