Etkinlik tabanlı ev-kafes izleme aracılığıyla uyku ölçme bir yüksek-den geçerek yöntemi açıklamak. Bu yöntem geleneksel EEG tabanlı yöntemleri avantaj sunar. Toplam uyku süresi belirlenmesi için de doğrulanır ve uyku insan hastalık kemirgen modellerinde izlemek için güçlü bir araç olabilir.
Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.
Yöntem makalesi
Uyku süresi Rodents noninvaziv, yüksek üretilen iş belirlenmesi
Bu makalede
Özet
Özet
Geleneksel olarak, uyku bir electroencephalogram (EEG) tarafından kontrol edilmektedir. EEG çalışmalar Rodents cerrahi implantasyon elektrot bir uzun iyileşme döneminde tarafından takip gerektirir. Bir EEG kaydı gerçekleştirmek için hayvan baş bağlama için doğal olmayan bir urgan oluşturma bir alıcı bağlıdır. EEG izleme zaman alıcıdır, taşıyan hayvan için riske ve tamamen doğal bir ortamda uyku ölçümü için değil. Uyku, özellikle yüksek üretilen iş moda algılamak için alternatif yöntemler büyük ölçüde uyku araştırma alanında ilerlemek. Burada, uyku etkinlik tabanlı ev-kafes izleme yoluyla tespit için doğrulanmış bir yöntemi açıklanmaktadır. Önceki çalışmalarda bu yöntemle değerlendirildi uyku uyku geleneksel EEG tabanlı önlemler tarafından tanımlanan ile anlaşma yüksek derecede sahip olduğunu göstermektedir. Bu yöntem için toplam uyku zaman doğrulanır ise uyku ne dersin süresi zamansal çözünürlük daha iyi olan EEG tarafından değerlendirilmesi unutmamak gerekir. EEG de hızlı göz hareketleri (REM) ve sigara REM uykusu, uyku kesin yapısını hakkında detaylı bilgi veren, ayırabilir. Yine de, etkinlik tabanlı uyku belirlenmesi birden fazla gün kesintisiz uyku çözümlemek ve uyku (stres gibi) Akut bir olaya yanıt olarak değerlendirmek için kullanılabilir. İşte, bu sistemin gücü fare yanıt günlük mayi enjeksiyonları olarak algılamaya göstermektedir.
Giriş
Uyku vücut ve beyin uyanıklık1günlük yük takip restorasyonu için önemli işlevleri vardır. Bu uyku bellek saklama ve genel beyin plastisite1bir rol oynadığı gösterilmiştir. EEG uyku2algılamak için altın standarttır. Kemirgen, EEG izleme cerrahi implantasyon2kurtarmak için bir süre sonra hayvan ihtiyacı baş bağlama için yapıştırılmış elektrot gerektirir. Kurtarma sonra hayvan kayıt aygıt bağlıysa ve başka bir verilir habituation2dönem. Kurtarma ve habituation gerekli bu süreler, nedeniyle EEG zaman alan ve zahmetli ve büyük ölçüde makul gerçekleştirilemez. Ayrıca, elektrot implantasyon cerrahi işlem hayvanın doğal bir riski taşımaktadır. Son olarak, uyku EEG çalışmalarda puanlama için veri analizi de çok zahmetli olduğunu. Alternatif, uyku izleme, non-invaziv ve yüksek üretilen iş yöntemi büyük ölçüde kemirgen uyku araştırma yardım.
Uyku algılamak için kullanılan bir etkinlik tabanlı ev-kafes izleme sistemi EEG çalışmalar sınırlamaları giderir. Basit öncül etkin olmayan bir hayvan büyük olasılıkla bir uyku hayvan olmasıdır. Bu gösterilmiştir 40 s (10 s dönemini içinde binned) sürekli hareketsizlik bir ölçüsüdür güvenilir bir EEG (88-%94 anlaşması için gösterilen)3ile ölçüldüğü şekilde uyku. Ana sayfa-kafes izleme sistemleri çalışma en az kurulum süresi ile hayvanların büyük grupları için kullanılabilir. Bunun hayvanlar yaklaşık bir gün ev-kafes izleme sistemi4 hafta EEG çalışmaları2için gerekli kurtarma aksine bireysel konut için alıştırmak için alır göstermiştir. Buna ek olarak, bazı ayarlar da vücut ısısı, kalp hızı, etkinliği ve besleme gibi fizyolojik parametreler algılayabilir. Sıcaklık ve kalp hızı küçük bir verici implantasyon belirlenir. Bu parametreler fare hakkında daha fazla bilgi sağlayabilir ve daha iyi uyku ve nasıl etkilenir anlayışımız için sağlanması için uyku kayıt ile paralel olarak kullanılabilir.
O güçlü bir araç olmakla birlikte, etkinlik tabanlı ev-kafes izlenmesi dan elde edilebilir veri türleri için bazı sınırlamalar vardır. EEG çalışmalar REM ve non - REM uyku uyku mimarisi daha derin bir anlayış için önemli olabilir, arasında ayırt edebilir. Etkinlik tabanlı ev-kafes izleme sistemleri sadece toplam uyku süresi için veri sağlayabilir. Her ne kadar verim etkinlik tabanlı ev-kafes izleme için uyku ne dersin süresi hakkında bilgi verir, buna ek olarak, biz doğru dersin süresi 40 s aralıkları3doğal sınırlamalardan dolayı değerlendirmek değildir. Bu sınırlamaları rağmen ev-kafes uyku süresi izlemek hayvanın sağlığı ve davranış5de dahil olmak üzere birçok aşağı akım faktör etkileyebilecek önemli bir biyolojik ölçü birimi sağlar.
Etkinlik tabanlı ev-kafes izleme uyku çok yönlülüğünü gösteren birçok çalışmalarda tespit etmek için kullanılmıştır. Biz bu çalışmaları4,6,7,8,9,10,11,12örneğini cite. Yöntemi ek olarak sunulan faaliyet tabanlı izleme, her biri kendi sınırlamaları13,14içeren yolu ile uyku tespit başka yöntemleri de vardır. Bazı uyku muayene ederken bazı bu çalışmaların kesintisiz uyku (72 h) uzun süre 24 h bloklar halinde incelemek. Bu çalışmada, biz günlük mayi (IP) enjeksiyonları ve kırılgan X Sendromu (Fmr1 KO fareler), bir fare modeli periyodik kafes değişikliklere tepki sonra her 24 saat süreyle uyku analiz mevcut. Çünkü onlar uyku4 azalttı ve duyusal bilgileri15için hiper-reaktif olmak olan Fmr1 KO fareler seçtik. Bizim veri uyku düzeni stresli bir olaya yanıt olarak yapılan değişiklikleri algılama yeteneğini vurgulayın. Bu yöntem, farelerin büyük tabur kadar uykusunda hakkında genel bilgi almak için idealdir. Yöntemi belirli genetik değişiklikler farmakolojik tedaviler veya tetikleyici gibi olayları için yanıt etkileri üzerinde uyku, etkileri anlamak için yararlı olabilir. Ayrıca, yöntem daha ilgili çalışmalar başlatılıyor önce tarama bir yanıt için basit bir araç sağlar.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Protokol
Tüm yordamlar Ulusal Enstitüsü ruh sağlığı hayvan bakımı ve kullanımı Komitesi tarafından onaylanmış ve ulusal sağlık kuralları Enstitüleri bakım ve hayvanların kullanımı uygun olarak gerçekleştirilen.
1. uyku algılama birimleri ayarlama
- İstenen sayıda birimleri ve yazılım satın alabilirsiniz.
- İzleme sistemleri ayarlamak için yönergeleri izleyin.
- Bir verici ters bir Dedektör hizalayın. Kızılötesi ışınları içe doğru bakacak şekilde ve aynı yükseklikte hizalandığından emin olun.
- Sağlanan vidaları metal stand istenilen yükseklikte dedektörleri ve yayıcılar konumlandırmak için kullanın. Bu yükseklik, böylece kafes yatak kızılötesi ışınları düzeyinin altında ama ışın hayvanın bir etkinlik tespit için uygun yükseklikte ayarlanmalıdır. Bu 27 cm × 32 cm iç alanı oluşturur (10.625 × 12.75 inç).
- Daha fazla vida gerekiyorsa, satın alma daha bir donanım mağaza (Pan kafa vida 6-32 ¼).
- Her Dedektör her verici ile bağlayın. Yayıcıyı alıcıya bağlı sağlanan hub takın. Bu x ve y uçaklar için gerçekleştirin. Tüm kurulumları için bu adımı yineleyin.
- Alıcı sağlanan USB hub'ına sahip bir bilgisayara bağlayın.
2. yazılım kurulumu
- Analiz yazılımı yükleyin ve varsayılan olarak sağlanan donanım yapılandırma dosyasını seçin. Donanım yapılandırma dosyası yalnızca şirket tarafından değiştirilmelidir.
- Dosyasını tıklatın | Açın deney yapılandırma. Varsayılan deneme yapılandırması açın.
- Deneyi tıklatın | Özellikleri.
- Değiştir'i tıklatın tarama sekmesini oranı tarama 10'a s.
- Değiştir'i tıklatın etkinlik sekmesini etkinlik örnekleme oranı 10'a s.
- Dosyasını tıklatın | Deney farklı kaydet gelecekteki deneyler için bu yapılandırma ayarlarını kaydetmek için.
3. hayvan Kur
- Tek başına 31 cm (12.25 inç) uzun ve 16,5 cm (6,5 inç) geniş temiz kafes farelerde ev. Yatak kadar bina ve kirişler tıkayan fare engellemek için 3 mm derinlikte yatak kullanın. Fareler için ek iç içe geçmiş malzeme sağlar.
- Fareler gıda erişim sağlamak ve kafes kirişler yolu dışında üst duruyor bir tel besleyici aracılığıyla ad libitum su. Gerekirse, gıda Dolum ve kafesleri çalışma süresi boyunca her 3-5 günde değiştiğinde su şişeleri değiştirin.
- Fare kafesin içinde bu kirişler için tam kapsama yaklaşık yarısı duruyor sağlanması kurmak Kızılötesi ışın hizalayın.
- Işık karanlık oda döngüsünü normal konut koşullarını farelerin ışık karanlık döngüsünü yansıtmak veya istediğiniz gibi deney üzerinde dayalı değiştirmek için ayarlanır emin olun.
4. hazırlama ve iğne ilaç
- Steril su ve steril cyclodextrin elde edilir.
- Tüm enjeksiyonlar için 1 mL şırınga 25.5-30,5 G Hipodermik İğne ile kullanın. Yeni steril iğne ve şırınga her fare için kullanılmalıdır.
- İğne arasındaki süreyi azaltmak için tüm şırınga önceden bir araya getirin.
- Cyclodextrin enjeksiyon için: cyclodextrin 3 g 10 mL % 30 cyclodextrin çözüm yapmak için su ekleyerek cyclodextrin çözüm hazırlamak.
- 0.3 mL serum fizyolojik veya cyclodextrin IP enjeksiyon yoluyla yönetmek.
5. kayıt uyku için yazılım
- Varsayılan donanım yapılandırma dosyasını açın.
- Dosyasını tıklatın | Açın deney yapılandırma. İstenen açın veya varsayılan yapılandırma deneme.
- Deneyi tıklatın | Kur.
- Veri dosyasını kaydetmek istediğiniz konumu yanı sıra yedek dosyasını kaydetmek için bir konum belirleyin. Yazılım veri dosyası Program dosyaları belirli program klasörü altında depolanması gerekir.
Not: verilen bu bazı bilgisayarlarda Program Files hassas olarak görüntülemek, veri dosyasına erişimi deneyden sonra mümkün olmayabilir. Bu nedenle, bu yedek dosyasını başka bir, hassas olmayan alan için yerel bilgisayar üzerinde kaydetmek için tavsiye edilir. - Hayvan belirlemek kimliği her uyku odası ve istenirse hayvan ağırlığını girin. Eğer bir oda deneyde kullanılan değil, kutuyu işaretleri kaldırarak bu odası devre dışı bırakılır. Kimlik bilgileri girildikten sonra bitti' yi tıklatın.
- Veri dosyasını kaydetmek istediğiniz konumu yanı sıra yedek dosyasını kaydetmek için bir konum belirleyin. Yazılım veri dosyası Program dosyaları belirli program klasörü altında depolanması gerekir.
- Dosyasını tıklatın | Deneme olarak kaydedin deneme yapılandırmasına istenen dosya adıyla kaydetmek için.
- Deneyi tıklatın | Çalıştırmak ya da Kayýt iþlemini baþlatmak için F5'e . 10 s dönem tüm odaları faaliyeti tespit ediyor emin olmak için bekleyin. Hayvanlar sadece enjekte edildi gibi bu hayvanlar kızılötesi ışınları tarafından algılanması için yeterli hareket edilecektir muhtemeldir.
- Hiçbir etkinlik algılarsa, el ile kirişler hareket almak emin olmak için fare kafesi Hareket etmemeye çalış. Sorun gidermeye devam edin veya faaliyet hala kayıtlı değildir Eğer bir çalışma odasına taşıyın.
Not: en kısa zamanda enjeksiyonları bitmiş deneme çalıştırın.
- Hiçbir etkinlik algılarsa, el ile kirişler hareket almak emin olmak için fare kafesi Hareket etmemeye çalış. Sorun gidermeye devam edin veya faaliyet hala kayıtlı değildir Eğer bir çalışma odasına taşıyın.
- Bilgisayar ekranları ışığı engellemek için opak bir kapak ile kapak. Etkinlik metre yanıp sönen ışıkları kapat.
- Deneme için 24 Saat çalıştırın.
Not: zaman iğne yerine getirilmesi nedeniyle, bu bir tam 24 h olmayacaktır. Enjeksiyonları yapmanız her gün aynı anda gerçekleştirilmesi gerekiyor. Uyku sırasında enjeksiyonları kaydedilmesi gereken değil. - Ertesi gün, enjeksiyon, zaman'ı tıklatın deneme | Durdurmak Kayýt iþlemini bitirmek için. Dosyasını tıklatın | İhracat | Konu CSVs oluşturmak her fare için ham veri toplamak için.
Not: Bu, yani hemen bunu verip bilgisayar işlerken enjeksiyonlar için devam etmek için biraz zaman alabilir. - Dosyasını tıklatın | İhracat | Uyku ham açarak her deney uyku dosyasını dışarı aktarmak için. Yazılımın yüklü olduğu herhangi bir bilgisayarda CDTA veri dosyası.
- Algılama parametreleri etkinlik kaynakaltında x ve y kutuları işaretli olduğundan emin olun.
- Uyku eşik döneminialtında 4 dönemini seçili olduğuna emin olun.
- Uyku eşik faaliyet eşikaltında 0 sayar seçili olduğuna emin olun.
- Açık/koyu döngüsüaltında açık/koyu döngüsü için uygun zaman kontrol edin.
- Analiz pencerealtında analiz için istediğiniz zamanı seçin. Enjeksiyon çalışmalar söz konusu olduğunda, gün varsayılan bırakın. Başlangıç saati ExpSTART ayarlayın. Süre belgili tanımlık bilgisayar yazılımı-ebilmek kılınmak için en fazla 72 h 24 h analizi kullanarak için 24:00 olarak ayarlayın.
- Verileri vermek için zaman kazanmak için yapılandırmayı kaydedin.
- Güncelleştir' i tıklatın.
- CSV dosyası oluştur'ı tıklatın ve dosyayı istediğiniz konuma kaydedin.
6. veri analizi
- Her kayıt oturumu için uyku dosyasını açın. Konu kimliği atamak için konu kimliğini belirlemek her odası için bireysel CSV dosyasını açın TOT uyku snsn hem ışık ve karanlık aşamaları tüm hayvanlar için kaydedin.
- Kayıt başarısız işaret ederek tutarsızlıklar için tek özne CSV dosyasını denetleyin. Yüksek ışın sayar bir düzlemde algılanır ama yok sayar diğer uçağa gözlenen ışın başarısızlık gösterir.
Not: "% açık ve koyu aşamaları için uyku" açık ve koyu aşamaları içerir toplam kayıt döneminde hesaplanır. 12 h açık/koyu devredir, bu sayı "sleeping" % 12 h ışık veya karanlık faz almak için 2 ile çarpın. Verilen bu enjeksiyon çalışmaları tam için 24 h, hesaplanan gitmedi "% uyumak" doğru değil. Doğru oluşturmak için tarafından "TOT uyku snsn" Böl "% uyku", "deneme süre: snsn," 2 ile çarpın ve sonra yüzde 100 ile çarpmak. Işık aşamasında enjeksiyonları gerçekleştirdiyseniz, sadece ışık aşama bu şekilde ayarlanması gerekir.
- Kayıt başarısız işaret ederek tutarsızlıklar için tek özne CSV dosyasını denetleyin. Yüksek ışın sayar bir düzlemde algılanır ama yok sayar diğer uçağa gözlenen ışın başarısızlık gösterir.
- Farklı gün ve aşamalar birbirleriyle karşılaştırılan beri yüzde uyku süresi her aşamasında ve her gün için analiz.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Sonuçlar
Uyku ve hayvanlar için iğne olup alıştırmak günlük enjeksiyonları etkisini belirlemek için biz günlük IP enjeksiyonları vasıl 900: AM (ışık-siklet 6: 00'de başladı) 14 gün üst üste için gerçekleştirilen ve uyku süresi 12 Fmr1 KO C57Bl/6J farelerde kaydedildi. Biz kullanılan bir konularda tasarım içinde her hayvan normal salin ile 4 gün üst üste enjekte (gün 1-4) ve sonra % 30 cyclodextrin aşağıdakiler için on gün üst üste (5-14 gün). Cyclodextrin ilaç idaresi için hidrofobik bile...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Tartışma
Burada, ev kafeste etkinliğini izleme tabanlı uyku süresi tespiti için invaziv olmayan, yüksek üretilen iş bir yöntem mevcut. Bu yöntemi toplam uyku süresi değerlendirilmesi, EEG çalışmalar3karşı doğrulandı. Etkinlik tabanlı ev-kafes izleme basit, invaziv olmayan ve çok sayıda hayvan nüfus çalışmaları için geçerli. Uyku (örneğin uyku ne dersin süresi ve uyku aşamaları) hakkında ayrıntılı bilgi veremem bu sınırlı olmamasıdır.
Bu yöntemi analiz için tuzaklar tespit etmek ...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Açıklamalar
Yazarlar ifşa gerek yok.
Teşekkürler
Yazarlar NIH Fellows Yayın Kurulu yayın onların yardım için kabul etmek istiyorum. Bu araştırma NIMH (Ziya MH00889) Intramural araştırma programı tarafından finanse edildi. RMS FRAXA doktora sonrası bursu tarafından da desteklenmiştir.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Malzemeler
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| Kapsamlı Laboratuvar Hayvanı İzleme Sistemi (CLAMS) | Columbus Instruments Uyku | süresini analiz etmek için ekipman ve yazılım | |
| Captisol Araştırma Sınıfı | Captisol | RC-0C7-100 | Hidrofobik bileşiklerin çözülmesi için Captisol |
| 30 G BD İğne 1/2 inç | BD | 305106 | Enjeksiyonlar için İğne |
| BD Tek Kullanımlık Şırıngalar | Fisher | 14-823-30 | Enjeksiyonlar için şırıngalar |
| B6.129P2-Fmr1tm1Cgr/J | Jackson Labs | 3025 | Fmr1 KO fareler |
| Süper Fare 750 Fare Kafesi | Laboratuvar Ürünleri, Inc. | Fareler için ev kafesleri | |
| SANI-Chips Yatak Takımı | PJ Murphys | Fareler için Yatak Takımı |
Kaynaklar
- Picchioni, D., Reith, R. M., Nadel, J. L., Smith, C. B. Sleep, plasticity and the pathophysiology of neurodevelopmental disorders: the potential roles of protein synthesis and other cellular processes. Brain sciences. 4, 150-201 (2014).
- Ingvar, M. C., Maeder, P., Sokoloff, L., Smith, C. B. The effects of aging on local rates of cerebral protein synthesis in rats. Monographs in neural sciences. 11, 47-50 (1984).
- Pack, A. I., et al. Novel method for high-throughput phenotyping of sleep in mice. Physiological genomics. 28, 232-238 (2007).
- Sare, R. M., et al. Deficient Sleep in Mouse Models of Fragile X Syndrome. Front Mol Neurosci. 10, (2017).
- Alvarez, G. G., Ayas, N. T. The impact of daily sleep duration on health: a review of the literature. Progress in cardiovascular nursing. 19, 56-59 (2004).
- Kincheski, G. C., et al. Chronic sleep restriction promotes brain inflammation and synapse loss, and potentiates memory impairment induced by amyloid-beta oligomers in mice. Brain, behavior, and immunity. 64, 140-151 (2017).
- Sare, R. M., Levine, M., Hildreth, C., Picchioni, D., Smith, C. B. Chronic sleep restriction during development can lead to long-lasting behavioral effects. Physiology & behavior. 155, 208-217 (2015).
- Moretti, P., Bouwknecht, J. A., Teague, R., Paylor, R., Zoghbi, H. Y. Abnormalities of social interactions and home-cage behavior in a mouse model of Rett syndrome. Human molecular genetics. 14, 205-220 (2005).
- Guzman, M. S., et al. Mice with selective elimination of striatal acetylcholine release are lean, show altered energy homeostasis and changed sleep/wake cycle. Journal of neurochemistry. 124, 658-669 (2013).
- Vecsey, C. G., et al. Daily acclimation handling does not affect hippocampal long-term potentiation or cause chronic sleep deprivation in mice. Sleep. 36, 601-607 (2013).
- Bogdanik, L. P., Chapman, H. D., Miers, K. E., Serreze, D. V., Burgess, R. W. A MusD retrotransposon insertion in the mouse Slc6a5 gene causes alterations in neuromuscular junction maturation and behavioral phenotypes. PloS one. 7, e30217(2012).
- Angelakos, C. C., et al. Hyperactivity and male-specific sleep deficits in the 16p11.2 deletion mouse model of autism. Autism research: official journal of the International Society for Autism Research. 10, 572-584 (2017).
- Fisher, S. P., et al. Rapid assessment of sleep-wake behavior in mice. Journal of biological rhythms. 27, 48-58 (2012).
- Mang, G. M., et al. Evaluation of a piezoelectric system as an alternative to electroencephalogram/ electromyogram recordings in mouse sleep studies. Sleep. 37, 1383-1392 (2014).
- Chen, L., Toth, M. Fragile X mice develop sensory hyperreactivity to auditory stimuli. Neuroscience. 103, 1043-1050 (2001).
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yeniden basım ve izinler
