Summary
どこ調べ優しく prod マウス睡眠現象は、いつでも穏やかな処理として知られている睡眠剥奪手法について述べる。このメソッドは、開発全体の慢性的な睡眠制限できますが将来脳生理学と行動に与える影響の研究に研究を可能にする強力なツールです。
Abstract
睡眠は適切な発達と神経可塑性が重要です。さらに、異常な睡眠パターンは、多くの発達障害の特徴です。発達障害の行動症状の出現を理解するため追加開発中に勉強の方法慢性睡眠制限ことができます大人の動作に影響します。強制歩行、一定の中断、嫌悪刺激や電気ショックのプレゼンテーションなどの齧歯動物の睡眠を制限する使用ことができます多くの方法がありますが、これらのメソッドの多くは、非常にストレスと新生児マウスでは使用できません。ここでは、穏やかなハンドリング、使える慢性的開発全体を通して大人になって睡眠制限を達成するために睡眠の剥奪法について述べる。穏やかな処理睡眠剥奪期間中マウスの観察では、彼らがアクティブでないまたは睡眠に関連付けられているビヘイビアーを表示するたびに優しく動物を prod に研究員を必要とします。脳波と相まって、穏やかなハンドリングを使用して睡眠急速な目動き (レム) の睡眠などの特定のフェーズを選択的に中断できます。穏やかな処理の技術は、睡眠不足の使用よりストレスの手順の多くを回避する新生児マウスにおいても慢性的な睡眠制限の効果の研究のための強力なツールです。
Introduction
睡眠は、神経の可塑性とシナプス形成と脳開発1,2の間に除去する重要な役割を果たしています。具体的には、急速な目動き (レム) の睡眠は特異的シナプスとシナプス刈り込み2の両方の強化を通じた安定的なシナプス回路の形成に不可欠です。薬理学的睡眠不足生活の初期には、多くの生理学的・行動障害3,4に します。薬理学的睡眠に加えて一定の揺れなど睡眠不足の他の形態の剥奪、強制歩行、または aversive 刺激のプレゼンテーションは、成人期、別にうつ病のような症状に関連付けられている神経活性化のパターン、および剥奪5,6、7の後の回復期間中の睡眠時間と睡眠継続に変更。睡眠は、開発に 5 週間以上マウスで慢性的な制限、行動の赤字は次の睡眠回復8月に認めた.一緒に取られて、これらの研究は、新生児の齧歯動物の睡眠の中断は、後睡眠パターン、脳機能と行動に影響を与えることができますをお勧めします。人間、神経発達障害、自閉症スペクトラム障害、結節性硬化症複合、壊れやすい X シンドローム、注意欠陥/多動性などの多くの患者で正常な脳開発のための睡眠の重要性を強調障害、様々 な行動の赤字1に加えて睡眠パターンの異常をレポート。
異常な睡眠パターンに関連付けられている神経発達障害の数を考えると、それは睡眠不足が脳機能と行動に与える影響を理解することが重要です。ただし、データにもかかわらず、制限または睡眠の焦点大人の動物を奪う最もの方法論の開発中に睡眠の重要性をサポートします。これらの技術は、さまざまなテストを必要とする運動 (例えば、一定トレッドミル)、定数中断 (例えば、回転 sweeper のバーまたは継続的な新規オブジェクト プレゼンテーション)、または動物の発症に影響を与えることを余儀なくレム睡眠 (例えば、水上プラットフォーム)9,10。これらのメソッドでは、大人の睡眠不足に関連する問題を示している効果的には、これらのメソッドのどれも彼らの限られた移動性、高い睡眠ドライブ、および初期の生活ストレスの悪影響のため齧歯動物の子犬に適していません。開発中に睡眠の重要性、ため成人期新生児子犬に影響を与える将来の行動にどのように制限睡眠を理解するが重要です。
齧歯動物の仔のために使用できる睡眠を制限する 1 つの方法は穏やかな処理です。穏やかな処理には、任意の時間の睡眠行動が観察される齧歯動物と直接やり取りする調査官が含まれます。調査官は物理的に新生児齧歯動物8,10、11,12,13,14 睡眠を妨害するのに手、絵筆、または新規のオブジェクトのプレゼンテーションを使用できます。.睡眠は、運動、ミオクローヌスけいれんとアイ (で古い齧歯動物の子犬) の不足によって行動決定ことができます。脳波の検証は、P12 ラット1491% 総睡眠時間を短縮穏やかな処理でこれらの行動に基づく睡眠を中断することを確認します。若いマウスを奪うに使用されているその他のテクニックなど電気ショックの不快な刺激は、プレゼンテーションが、これらのテクニックは慢性的な睡眠の制限には使用できません、穏やかな処理7,よりもストレス15. 慢性睡眠制限が脳波電極注入と関連付けられたコンピューター ソフトウェアの有無使用ことができます揺れプロトコルを介して行うこともできますが、このプロトコルはすべての睡眠を妨げないし、したがってが小さい制御に比べて穏やかな処理4,16。制限または行特定の機器、コンピューターのソフトウェア、または電極注入なしで何日もスリープのマウスを奪う能力は、穏やかな処理手法のメリットです。効果的に穏やかな処理によって慢性的な睡眠制限が新生児の齧歯動物の睡眠を制限し、行動変容睡眠剥奪期間8,11,12,のさまざまなを生成17。
ここでは、P42 に生後第 5 (P5) 日 1 日あたり 3 時間のため慢性的な睡眠不足が大きくマウスの睡眠は妨げない 30 日回復期の社会性を影響の結果について述べる。これらの結果は、将来の行動の開発の間に慢性的な睡眠制限の長期的な影響を強調表示します。
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Protocol
注: すべての手順に国立研究所の精神健康動物ケアおよび使用委員会によって承認されガイドラインに沿って行われ、国立機関の健康ケアの動物の使用。
1. 睡眠の剥奪のセットアップ
- ソフトのペイント ブラシを使用すると、眠っているときにマウスを軽く突きます。
- 絵筆は、マウス、食糧へのアクセスおよび自由を睡眠中に水を確保するためマウス バンブーフィッシングロッドのバーと通り抜けることができるかどうかを確認します。
- ケージ間香りの転送を防ぐために複数のケージのペイント ブラシを使用しないでください。ラベルを割り当てられたケージを各ブラシしてケージに使用を制限することをお勧めします。
- すべての睡眠不足が発生する部屋を指定します。
2. 動物のセットアップ
- ランダムに各ケージを睡眠不足またはコントロール グループに割り当てます。
- マウスに食糧へのアクセスを与えるし、水の自由を実験。
- マウスの表示が寝具、巣材またはケージ内の濃縮オブジェクトによって制限されていないことを確認します。
- 予備の寝具やマウスの表示を制限することができます濃縮オブジェクトを削除します。
- 食料や水だけをマウスの表示、ビューが制限されているケージの領域にマウスを移動します。
- 食べ物は、ケージの大部分をブロックするいくつかの食品を取り外して、動物は睡眠の剥奪の期間の間に食糧へのアクセスを維持できるように、ケージの下部にペレットを配置します。
3. 動物の条件
注: 目的の実験条件に基づいて 11、ときマウスが彼らの非アクティブな段階の真中にあるが、一日の時間と睡眠の剥奪の期間を選ぶことが、睡眠剥奪期間 3 時間を開始しました。
- コントロールのグループ。
- P5、種馬を育成ケージから取り外し、子犬の離乳 (P21) までダムを残します。
- マウス睡眠不足する制御グループに割り当てられた部屋し、優しく prod マウス ペイント ブラシで継続的に実験の期間を一日 10 分間移動 (P42 に P5)。
- これらの 10 分後に部屋を保持している動物にマウスを戻り、それらを邪魔しないでください
- 睡眠の剥奪のグループ。
- P5、種馬を育成ケージから取り外し、子犬の離乳 (P21) までダムを残します。
メモ: 子犬の共食いで P5 の前に睡眠不足があります。重要な共食い P5、後では見られなかった。
注: 若い子犬でドライブをスリープ状態はほぼ一定のストロークを必要とする非常に高いです。マウスを開発、特に離乳後圧力睡眠が少なく、一定の催促必要はありません。 - 睡眠不足、毎日 P42 までを続行します。
注: 睡眠剥奪プロトコルは長さ変化および必要な場合過去の P42 拡張できます。 - 監視される光のサイクル中に毎日睡眠剥奪部屋に睡眠剥奪グループに割り当てられたマウスを移動します。睡眠不足の正確な期間は、特定の研究の質問に基づいて調整できます。
注: 新生児マウスの睡眠 3 時間より長く持続するは難しい睡眠圧力15の増加のため。- この時間の間に優しく製品マウス絵筆で睡眠が明白であります。睡眠不足の詳細については、次のセクションで説明します。
- P5、種馬を育成ケージから取り外し、子犬の離乳 (P21) までダムを残します。
4. 睡眠不足
- 優しく応答が観察されるまで眠っている疑いがある場合、絵筆でマウスを prod します。または、マウスを反転し、睡眠を妨害する彼らの背中を積みます。
- 眠っているは、次のいずれかが発生した場合に、マウスを検討してください: (とくに子犬)、けいれん、非アクティブ (P12 より古いマウス) で彼らの目が閉じている場合または。
- 場合、彼らが移動すると、彼らの背部、または彼ら自身のグルーミング後裏返しにしようとして目を覚ましマウスを検討してください。
- ダムは、睡眠中に子犬をカバーは場合、そっと prod 彼女の子犬から子犬の表示が制限されているので。
5. 睡眠不足の後
- 睡眠の 3 時間の間が完了したら、ケージの寝具戻る削除されている可能性があります食品と裏蓋が入れを置きます。
- 睡眠不足の次の日まで、動物飼育の部屋にケージを返します。
6. その後の実験
- 睡眠不足スタディの目標に応じて、その後の実験を続行します。
- 血清コルチコステロン レベル18を決定する動物を収穫します。
- 行動テスト、オープン フィールドを含む RotaRod、高架プラス迷路、テスト、大理石を埋めて、等8,19,20これらの動作テストはまた防ぐことから動物の社会的行動の数のいずれかを行う採用する連続睡眠不足する日数を決定するとき考慮するべきであるように眠っています。
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Representative Results
挙動に慢性的な睡眠制限の効果を調べるためには、毎日 11:00 と 14:00 P5 から P428に 3 時間制限されたマウスを眠る。次の睡眠制限マウス 4 週間そのまま、睡眠制限からリカバリできます。マウスは、次の 4 週間の回復期間の動作を調べた。3 商工会議所社会行動テストは社会性 (新規オブジェクトと比較して新規のマウスのための好み) と社会的目新しさ (おなじみのマウスと比較して新規のマウスのための好み) を評価するために使用されました。社交性テストで睡眠コントロール女性 (p < 0.05) よりも奇なりマウスをスニッフィング詳細時間制限の女性 (図 1 a) と睡眠制限男性スニッフィング オブジェクトと比較するとより多くの時間を費やす傾向があった男性を制御 (p = 0.077) (図 1 a)。テストの社会の目新しさの段階で雌マウスの睡眠制限を増加過ごした時間女性コントロール (p < 0.01) よりも新しいマウスをスニッフィングの量 (図 1 b)。
図 1: 慢性睡眠制限が 4 週間睡眠回復期間に続く社会の動作を変更します。(A)社交性テスト: 時間盗聴明らかに睡眠に制限コントロール男性と比較して新規オブジェクトをスニッフィングするより多くの時間を費やしていたその男性マウス (p = 0.077)。雌マウスの睡眠制限時間より多くコントロール女性と比較して見知らぬ人のマウスをスニッフィング (*p < 0.05)。雌マウスの睡眠制限もコントロール女性に比べてオブジェクトをスニッフィングするより多くの時間を割く傾向があった (p = 0.065)。(B)社会的目新しさテスト: 小説をスニッフィングにかかった時間やおなじみのマウスが制限された雌マウスは睡眠に制限はなかった女性のマウスと比較された新しいマウスをスニッフィング統計的に有意な時間を費やしてその睡眠を明らかにした (* *p< 0.01)。バーは 11 コントロール男性、13 睡眠制限男性、女性、22 の制御と 17 睡眠制限雌マウスの平均 ± SEM を表しています。Hoct の記事を用いて解析しデータ-次の分散テスト。この図は、サールら20168からの許可と変更されています。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
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Discussion
ここで述べる睡眠不足のやさしい操作で、両方の齧歯動物の子犬および大人で使うことが。穏やかな手渡し、睡眠剥奪期間中のマウスを観察し、非アクティブまたは睡眠を防ぐためにけいれんしていつでも動物を優しく prod 研究者が必要です。前睡眠剥奪研究ことを確認同時脳波 (EEG) 録音による穏やかな処理を防ぐ両方の REM レム NREM 睡眠10。穏やかな処理は若い齧歯動物の子犬で使用できる唯一の睡眠剥奪メソッドの 1 つが、その使用法にいくつかの制限があります。
最初、穏やかなハンドリングは、両方を認識し、行動を睡眠前に速やかに対応できるように実験者に大きく依存します。齧歯動物の仔ラットの睡眠を奪って、子犬をほとんど常に突かまたは制限期間の全体の睡眠の目がさめている保証するために反転する必要があります。若い子犬のけいれんの認識は正しく睡眠21を防ぐために重要です。第二に、それは睡眠離乳、子犬がまだ自分の母親を前に行われるが、二次効果として母親の睡眠に影響を与える可能性に認められる必要があります。ただし、この効果の度合いはまだ検討します。第三に、任意の睡眠の剥奪のプロセスは、本質的にストレスになる、それはプロシージャによって引き起こされるストレスからの睡眠の剥奪の効果を分離することが可能ではないことを認識することが重要です。しかし、穏やかな処理プロトコルを使用して、ここで他の睡眠の剥奪のプロトコルと比較して睡眠不足のストレスを最小限に説明。最後に、穏やかなハンドリングは慢性的な新生児の睡眠の剥奪のための有用な技術で、研究者の負担の手順、時間がかかり、一定の注意が必要です。長い睡眠剥奪プロトコルも15時間以上睡眠圧力の増加による新生児マウスで行うことは困難です。
これらの制限にもかかわらず穏やかな手渡しは開発中と成人期と睡眠制限できる行動と脳生理学に影響を与える慢性的な睡眠制限の効果を研究する強力なツールです。最も重要なは、この方法により効果を探検し続けるための研究、睡眠以下睡眠制限すぐに両方の脳と生命に後で開発に早い年齢で制限があります。
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Disclosures
著者が明らかに何もありません。
Acknowledgments
本研究 (ZIA MH00889) ニッケル水素の学内研究プログラムによって資金を供給されました。RMS は、FRAXA ポスドク研究員プログラムによっても支えられました。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| C57BL/6J mice | Jackson Labs | 000664 | Wildtype mice used |
| Super Mouse 750 Mouse Cage | Lab Products, Inc. | Cages for the mice | |
| SANI-Chips Bedding | PJ Murphys | Bedding for the mice | |
| S&S Bristle Brush Assortment Pack | Staples | Item # 13764, Model AB37100 | Paint brushes are used to gently poke mice |
References
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