Summary

Non invasive, High-throughput détermination de la durée du sommeil chez les rongeurs

Published: April 18, 2018
doi:

Summary

Nous décrivons une méthode de haut-débit de mesure sommeil au moyen fondé sur l’activité de surveillance maison-cage. Cette méthode présente des avantages par rapport aux méthodes traditionnelles axées sur l’EEG. Il est bien validé pour la détermination de la durée totale du sommeil et peut être un outil puissant pour surveiller le sommeil dans les modèles de maladies humaines.

Abstract

Traditionnellement, le sommeil est surveillé par un électroencéphalogramme (EEG). EEG études chez les rongeurs nécessitent l’implantation chirurgicale des électrodes suivie d’une période de récupération long. Pour effectuer un enregistrement de l’EEG, l’animal est connecté à un récepteur, créant une attache contre nature pour la tête-Mont. Surveillance EEG prend beaucoup de temps, porte mise en danger de l’animal et n’est pas un environnement complètement naturel pour la mesure de sommeil. Méthodes alternatives pour détecter le sommeil, en particulier dans un mode haut débit, ferait progresser considérablement le domaine de la recherche du sommeil. Nous décrivons ici une méthode validée pour la détection de sommeil via axée sur l’activité de surveillance maison-cage. Des études antérieures ont montré que sommeil évalué par le biais de cette méthode a un haut degré d’accord avec définie par les mesures traditionnelles axées sur l’EEG de sommeil. Considérant que cette méthode est validée pour la durée totale du sommeil, il est important de noter que le sommeil combat durée devrait être évaluée par un EEG qui a la meilleure résolution temporelle. L’EEG permet de distinguer aussi paradoxal (REM) et non le sommeil paradoxal, ce qui donne plus de détails sur la nature exacte du sommeil. Néanmoins, détermination fondés sur l’activité de sommeil peut être utilisée pour analyser plusieurs jours de sommeil paisible et évaluer le sommeil comme une réponse à un événement aigu (comme le stress). Ici, nous montrons la puissance de ce système pour détecter la réponse de souris aux injections intrapéritonéales quotidiennes.

Introduction

Sommeil a des fonctions importantes pour la restauration du corps et du cerveau après la charge quotidienne d’éveil1. Il a été démontré que le sommeil joue un rôle dans la conservation de la mémoire et de la plasticité cérébrale générales1. L’EEG est l’étalon-or pour détecter le sommeil2. Chez les rongeurs, surveillance EEG nécessite l’implantation chirurgicale d’électrodes apposées sur un tête-Mont, après quoi l’animal a besoin d’une période de temps pour récupérer2. Après la récupération, l’animal est attaché à l’appareil d’enregistrement et est donné à une autre période d’accoutumance2. En raison de ces périodes nécessaires de récupération et de l’accoutumance, EEG est fastidieux et laborieux et ne peut être raisonnablement effectué à grande échelle. En outre, l’intervention chirurgicale de l’implantation de l’électrode comporte un risque inhérent à l’animal. Enfin, l’analyse des données pour la notation de sommeil dans les études de l’EEG est également très laborieuse. Une alternative, méthode non invasive, haut débit de sommeil suivi faciliterait grandement recherche rongeurs sommeil.

Un activité maison-cage système de surveillance permettant de détecter le sommeil porte sur les limitations des études EEG. Le principe simple est qu’un animal inactif est probablement un animal dormant. Il a été démontré que 40 s d’inactivité continue (binned dans des époques de s 10) est une mesure fiable du sommeil tel que mesuré avec un EEG (montré avoir accord de 88 à 94 %)3. Systèmes de surveillance de domicile-cage peuvent servir à étudier les grands groupes d’animaux avec des temps de préparation minime. Nous avons montré qu’il faut animaux environ une journée pour s’habituer à un logement individuel dans le système surveillance4 maison-cage, contrairement à des semaines de récupération nécessaire pour EEG études2. En outre, certaines configurations peuvent aussi détecter les paramètres physiologiques tels que la température centrale du corps, rythme cardiaque, l’activité et l’alimentation. La température et la fréquence cardiaque sont déterminés à partir de l’implantation d’un petit émetteur. Ces paramètres peuvent fournir plus d’informations sur la souris et peuvent servir à ajouter à notre compréhension du sommeil et comment il est affecté en parallèle avec l’enregistrement du sommeil.

Bien qu’il soit un outil puissant, il y a certaines limitations, aux types de données qui peuvent être acquis auprès d’activité-Accueil-cage surveillance. Des études EEG peuvent différencier REM et non le sommeil paradoxal, qui peut être important pour une compréhension plus profonde de l’architecture du sommeil. Systèmes de surveillance de l’accueil-cage d’axée sur l’activité ne peuvent fournir de données pour la durée totale du sommeil. En outre, bien que la sortie pour la surveillance de domicile-cage axée sur l’activité fournit des informations sur la durée du sommeil combat, nous ne pouvons pas évaluer avec précision la durée du combat en raison de la limitation inhérente de 40 s intervalles3. Malgré ces limites, cage d’accueil suivi de la durée du sommeil fournit une mesure biologique importante qui peut-être influer sur nombreux facteurs en aval, notamment la santé de l’animal et comportement5.

Fondé sur l’activité de surveillance maison-cage a été utilisé pour détecter le sommeil dans de nombreuses études indiquant sa polyvalence. Nous citons un échantillon de ces études4,6,7,8,9,10,11,12. En plus de la méthode présentée, il y a autres méthodes de détection de sommeil via basé sur les activités de surveillance, contenant chacune ses propres limites13,14. Certaines de ces études examinent les longues périodes de sommeil ininterrompu (72 h) tandis que certains examiner sommeil en blocs de 24 h. Dans cette étude, nous présentons l’analyse du sommeil pour chaque période de 24 h après la réponse aux injections intrapéritonéales quotidiennes de (IP) et à des changements périodiques de cage dans un modèle murin de (souris deFmr1 KO) le syndrome de le X fragile. Nous avons choisi des souris KO Fmr1 parce qu’ils ont réduit le sommeil4 et sont hypothétiquement hyper réactifs aux informations sensorielles15. Nos résultats mettent en évidence la capacité de détecter des changements dans les habitudes de sommeil en réponse à un événement stressant. Cette méthode est idéale pour obtenir des informations générales sur le sommeil dans des cohortes de souris. La méthode peut être utile pour comprendre les effets des altérations génétiques spécifiques sur le sommeil, les effets des traitements pharmacologiques, ou les réponses aux événements, comme un facteur de stress. En outre, la méthode fournit un moyen simple de dépistage pour une réponse avant d’entreprendre des études plus impliqués.

Protocol

Toutes les procédures ont été approuvées par le Comité de l’emploi et de National Institute of Mental Health Animal Care et effectués selon le National Institutes of Health Guidelines sur le soin et l’utilisation des animaux. 1. mise en place des unités de détection dormir Acheter le nombre désiré d’unités et de logiciels. Suivez les instructions pour mettre en place les systèmes de surveillance. Aligner un détecteur en face d’un émetteur. Assu…

Representative Results

Pour déterminer l’effet des injections quotidiennes sur le sommeil et la question de savoir si les animaux s’habituer aux injections, nous avons réalisé des injections quotidiennes de IP pendant 14 jours consécutifs à 09:00 (cycle de lumière a commencé à 06:00) et durée du sommeil a enregistré 12 souris Fmr1 KO C57Bl/6J. Nous avons utilisé un dans la conception des sujets, injecter chaque animal avec une solution saline normale pendant 4 jours consécutifs (1-4 jou…

Discussion

Nous présentons ici une méthode non invasive, haut débit pour la détermination de la durée du sommeil basée sur le contrôle de l’activité dans la maison-cage. Cette méthode d’évaluation de la durée totale du sommeil a été validée à l’EEG études3. Fondé sur l’activité de surveillance maison-cage, c’est simple, non invasif et applicables aux études de population dans un grand nombre d’animaux. Elle est limitée car il ne peut pas donner des renseignements détaillés s…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Les auteurs tiennent à remercier le Comité de rédaction de boursiers de NIH pour leur aide à la rédaction. Cette recherche a été financée par le programme de recherche intra-muros de la NIMH (ZIA MH00889). RMS a été également soutenue par une bourse de recherche postdoctorale FRAXA.

Materials

Comprehensive Lab Animal Monitoring System (CLAMS) Columbus Instruments Equipment and software to analyze sleep duration
Captisol Research Grade Captisol RC-0C7-100 Captisol for dissolving hydrophobic compounds
30 G BD Needle 1/2 inch BD 305106 Needle for injections
BD Disposable Syringes Fisher 14-823-30 Syringes for injections
B6.129P2-Fmr1tm1Cgr/J Jackson Labs 3025 Fmr1 KO mice
Super Mouse 750 Mouse Cage Lab Products, Inc.  Homecages for the mice
SANI-Chips Bedding PJ Murphys Bedding for the mice

References

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Cite This Article
Saré, R. M., Lemons, A., Torossian, A., Beebe Smith, C. Noninvasive, High-throughput Determination of Sleep Duration in Rodents. J. Vis. Exp. (134), e57420, doi:10.3791/57420 (2018).

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