Poligráfico Procedimiento de Grabación en medición del sueño en ratones

1International Institute for Integrative Sleep Medicine (WPI-IIIS), University of Tsukuba, 2Public Sector/Medical Solutions, Kissei Comtech Co., Ltd
Published 1/25/2016
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Neuroscience

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Oishi, Y., Takata, Y., Taguchi, Y., Kohtoh, S., Urade, Y., Lazarus, M. Polygraphic Recording Procedure for Measuring Sleep in Mice. J. Vis. Exp. (107), e53678, doi:10.3791/53678 (2016).

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Abstract

Introduction

Los avances técnicos a menudo han precipitado saltos cuánticos en la comprensión de los procesos neurobiológicos. Por ejemplo, el descubrimiento de Hans Berger en 1929 que los potenciales eléctricos grabadas desde el cuero cabelludo humano tomaron la forma de ondas sinusoidales, la frecuencia de la que se relaciona directamente con el nivel de vigilia del sujeto, llevó a los rápidos avances en la comprensión de sueño-vigilia la regulación, tanto en animales y seres humanos por igual. 1 Hasta el día de la electroencephlogram (EEG), en conjunto con el electromiograma (EMG), es decir., la actividad eléctrica producida por los músculos esqueléticos, representa los datos "columna vertebral" de casi todas las clínicas y experimentales evaluación que busca correlacionar el comportamiento y fisiología con la actividad de las neuronas corticales en comportarse animales, incluyendo seres humanos. En la mayoría de los laboratorios de investigación del sueño de base, estos registros de EEG se llevan a cabo mediante el uso de un sistema basado en cable (Figura 1) en la que d adquiridaATA se somete fuera de línea para el análisis del patrón y el espectro de [por ejemplo., la aplicación de una transformada rápida de Fourier (FFT) algoritmo] para determinar el estado de vigilancia del sujeto que se está grabando. 2, 3 Sleep consta de movimiento ocular rápido (REM) y no REM (NREM). Sueño REM se caracteriza por una rápida baja tensión EEG, movimiento de los ojos al azar, y la atonía muscular, un estado en el que los músculos están paralizados con eficacia. Sueño REM también se conoce como sueño paradójico, porque la actividad cerebral se asemeja al de la vigilia, mientras que el cuerpo es en gran medida desconectado del cerebro y parece estar en un sueño profundo. Por el contrario, las neuronas motoras son estimulados durante el sueño NREM, pero no hay movimiento del ojo. Sueño NREM humano se puede dividir en 4 etapas, con lo que la etapa 4 se llama sueño profundo o sueño de ondas lentas y se identifica por las grandes, las ondas cerebrales lentas con la actividad delta entre 0,5 a 4 Hz en el EEG. Por otro lado, una subdivisión entre las fases de sueño NREM en animales más pequeños, como las ratas unand ratones, no se ha establecido, sobre todo porque no tienen largos períodos consolidados de sueño como se ve en los seres humanos.

A través de los años, y sobre la base de la interpretación EEG, tanto de circuitos y basadas en humoral, se han propuesto varios modelos de regulación del sueño-vigilia. La neural y bases celulares de la necesidad de dormir o, alternativamente, "unidad de sueño," sigue sin resolverse, pero se ha conceptualizado como una presión homeostática que se acumula durante el período de vigilia y se disipa por el sueño. Una teoría es que los factores endógenos somnogenic acumulan durante la vigilia y que su acumulación gradual es la base del sueño presión homeostática. Mientras que la primera hipótesis formal de que el sueño es regulada por factores humorales se ha acreditado al trabajo de Rosenbaum publicado en 1892 4, era Ishimori 5, 6 y Pieron 7 que de forma independiente, y hace más de 100 años, demostró la existencia de productos químicos con el sueño la promoción. Ambos investigadores propusieron, y de hecho han demostrado, que las sustancias Hypnogenic o 'hypnotoxins' estaban presentes en el líquido cefalorraquídeo (LCR) de los perros con falta de sueño. 8 Durante el siglo pasado varias sustancias Hypnogenic putativos adicionales implicados en el proceso homeostático del sueño han sido identificados (para una revisión, ver ref. 9), incluyendo la prostaglandina (PG) D 2, 10 citocinas, 11 adenosina, la anandamida 12, 13 y el péptido de urotensina II. 14

El trabajo experimental por Ecónomo 15, 16, Moruzzi y Magoun 17, y otros en los hallazgos producidos siglo principios y mediados del 20 th que inspiró teorías basadas en circuitos de sueño y vigilia y, hasta cierto punto, eclipsó la teoría humoral entonces predominante de dormir. Hasta la fecha, se han propuesto varios "modelos de circuitos", cada uno informado por los datos de diversa calidad y cantidad (para una revisión, ver Ref. 18). Uno de los modelos, Por ejemplo, propone que el sueño de onda lenta se genera a través de la inhibición de la adenosina mediada por la liberación de acetilcolina de las neuronas colinérgicas en el prosencéfalo basal, un área consisiting principalmente del núcleo de la extremidad horizontal de la banda diagonal de Broca y el inominata sustancia. 19 Otro modelo popular de la regulación del sueño / vigilia describe un mecanismo interruptor flip-flop sobre la base de las interacciones mutuamente inhibitorias entre las neuronas que inducen el sueño en el área preóptica ventrolateral y neuronas estela que inducen en el tallo del hipotálamo y el cerebro. 18, 20, 21 Por otra parte, para la conmutación en y fuera del sueño REM, un similares interacción recíprocamente inhibitoria ha sido propuesto para áreas en el tronco cerebral, que es la ventral gris periacueductal, tegmento pontino lateral, y el núcleo sublaterodorsal. 22 En conjunto, estos modelos han demostrado ser valiosa heurística y los marcos interpretativos que ofrece importantes para los estudios de investigación del sueño; sin embargo, un ost más completa comprensión de los mecanismos moleculares y circuitos que regulan el ciclo de sueño-vigilia requerirá un conocimiento más completo de sus componentes. El sistema de registro poligráfico se detalla a continuación debe ayudar en este objetivo.

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Protocol

Declaración de Ética: Procedimientos que involucran sujetos animales han sido aprobados por el Comité Experimental Animal Institucional de la Universidad de Tsukuba.

1. Preparación de electrodos y cables de EEG / EMG Grabaciones

  1. Preparar EEG / EMG electrodo de registro de acuerdo con el siguiente procedimiento.
    Nota: El electrodo es desechable y puede ser utilizado sólo para 1 animal. Planee cuidadosamente la configuración del cableado para todos los conectores. Coloque marcas en los conectores para la orientación correcta.
    1. Soldar cada pin de una cabecera de 4 pines a un cable de acero inoxidable de 2 cm. En resumen, sostenga un extremo del cable a la clavija, coloque un cautín caliente sobre la articulación de alambre pines y derretir un poco de soldadura para asegurar que sólo lo suficiente de soldadura se ejecuta sin problemas en la articulación. Tenga cuidado de no aplicar demasiado calor para el pasador; de lo contrario, el plástico alrededor de las clavijas se derretirá.
    2. Suelde el extremo libre de cada uno de 2 cables conectados a la cabecera de pines a la cabezade un tornillo de acero inoxidable 1,0 mm de diámetro. En resumen, mantenga el extremo libre del alambre con el hilo por debajo de la cabeza del tornillo, coloque un cautín caliente sobre la articulación de alambre-tornillo, y derretir un poco de soldadura para asegurar que sólo lo suficiente de soldadura se ejecuta sin problemas en la articulación. Los 2 cables con tornillos sirven como electrodos de registro EEG, mientras que los 2 cables sin tornillos sirven como electrodos de registro EMG.
    3. Use las tijeras para despojarse de 1 mm del aislamiento en el extremo de los electrodos EMG para aumentar la calidad de la señal EMG.
    4. Cubra completamente todas las patillas soldadas con adhesivo epoxi mediante el uso de un palo o un diente de selección fina de madera para reducir el ruido eléctrico durante las grabaciones de EEG / EMG.
  2. Preparar un cable para conectar el electrodo con el anillo de deslizamiento tal como se describe a continuación. Este cable puede ser reutilizado.
    1. Soldar cada pin de un conector FFC / FPC 4 pines con un alambre de un cable plano de 30 cm. En resumen, mantenga el extremo pelado del cable a la clavija, coloque un cautín calienteen la articulación de alambre pines y derretir un poco de soldadura para asegurar que sólo lo suficiente de soldadura se ejecuta sin problemas en la articulación.
      Nota: Elija la longitud del cable plano que es apropiado para la altura de la jaula animal de experimentación utilizado para las grabaciones de EEG / EMG.
    2. Soldadura pines hembra a un extremo de los cables en el otro extremo del cable plano. En resumen, mantenga un enchufe engarzado al extremo libre pelado del cable, coloque un cautín caliente sobre la articulación de alambre-socket, y derretir un poco de soldadura para asegurar que sólo lo suficiente de soldadura se ejecuta sin problemas en la articulación.
    3. Inserte cada engarzado toma en una posición 4 engarzado vivienda.
    4. Completamente cubrir el engarzado zócalos con adhesivo epoxi mediante el uso de un palo o un diente de selección fina de madera.

2. La implantación de electrodos en la cabeza del ratón (Duración: Aprox. 20 min)

  1. Esterilizar todos los instrumentos quirúrgicos en un esterilizador de cuentas en caliente antes de la cirugía. Anestesiar un ratón macho (10 - 20 semanas de edad, 20 - 30 g)con una inyección intraperitoneal de pentobarbital (50 mg / kg). Después de comprobar que el ratón está profundamente anestesiado apretando un dedo del pie, afeitar el pelo en la cabeza y el cuello con una maquinilla.
  2. Mueve el ratón para el marco estereotáxico, y fijar la cabeza entre los 2 bares del oído. Aplique vaselina en los ojos para evitar la sequedad. Limpiar la piel afeitada con alcohol y cortar a lo largo de la línea media con un escalpelo para exponer el cráneo. Clip de la piel para mantener el área quirúrgica abierta.
  3. Mediante el uso de un cortador de carburo (tamaño de perforación: 0,8 mm de diámetro), taladro 2 agujeros en el cráneo, uno sobre el área cortical frontal (1 mm anterior al bregma, 1,5 mm lateral a la línea media) y la otra sobre la zona parietal ( 1 mm anterior a lambda, 1,5 mm lateral a la línea media) del hemisferio derecho, de acuerdo a las coordenadas estereotáxicas de Paxinos y Franklin. 23
  4. Mediante el uso de un destornillador de joyero, tornillos de grabación de EEG de acero inoxidable lugar en los agujeros y hacen 2 - 2.5 vueltas para cada screw para el posicionamiento epidural sobre la corteza.
    Nota: No inserte los tornillos demasiado profundas para evitar daños en el tejido cerebral. Compruebe que los tornillos estén bien fijos en el cráneo. Esto es importante contar con señales de EEG estables durante un largo período de varias grabaciones (por lo general, más de 1 mes). Tornillos contoneantes producen artefactos del EEG y pueden salir antes de que finalice el programa experimental.
  5. Fije el conjunto de electrodos (véase la Sección 1.1, los pines se volvieron hacia arriba) con pegamento instantáneo en el cráneo y cubren con cemento dental. Hacer bilateralmente pequeños agujeros con unas pinzas en los trapecios (cuello) músculos e inserte los cables de acero inoxidable que sirven como EMG electrodos en los orificios. Suturar la piel con un hilo de seda (0,1 mm de diámetro) para evitar la exposición del músculo.
  6. Retire el ratón del marco estereotáxico. Administrar ampicilina (100 mg / kg) y meloxicam (1 mg / kg) por vía intraperitoneal al ratón para evitar la infección bacteriana y para reducir el dolor post-quirúrgico, respectivamente. Keep el ratón sobre una almohadilla de calor y su seguimiento hasta que se haya recuperado el conocimiento suficiente para mantener decúbito esternal. Casa el ratón de forma individual durante la recuperación para evitar la extracción de electrodos por otros animales, y administrar meloxicam (1 mg / kg) por vía intraperitoneal en el primer día después de la cirugía.

3. Registro y adquisición de EEG / EMG datos

  1. Después de un período de recuperación de 1-semana, casa de cada ratón individualmente en una jaula experimental colocado en una cámara de registro a prueba de sonido. Mantener una temperatura ambiente de 23 ± 1 ° C y automáticamente el control de ciclos de 12 horas de luz / 12 horas de oscuridad (luces encendidas a las 08:00, la intensidad de iluminación ~ 100 lux).
  2. Conecte el conjunto de electrodos EEG / EMG en la cabeza del ratón a un cable de grabación. Asegúrese de que el cable de grabación está conectado a un anillo deslizante (que está diseñado de tal manera que los movimientos del ratón no están restringidos por la torsión del cable) y un amplificador de señal EEG / EMG. Filtrar EEG / señales EMG (EEG, 0,5-64 Hz; EMG, 16-64 Hz), digitalizar a una velocidad de muestreo de 128 Hz por un convertidor de analógico a digital (A / D) y, finalmente, grabar en un equipo que ejecuta el software de grabación de EEG / EMG (4ª entrada 'Materiales' Mesa, desde la parte inferior).
  3. Habituar el ratón durante 2 - 3 días en la cámara de grabación. Si el registro de EEG / EMG incluye administraciones intraperitoneales de drogas, manejar suavemente el ratón en cada día de habituación en el momento de la administración del fármaco.
  4. Posteriormente, iniciar el software EEG / EMG de grabación ('Materiales' Tabla, 4ª entrada de abajo).
    1. Seleccione la pestaña "Archivo de datos de la información" y haga clic en la casilla junto al nombre del archivo. Introduzca un nombre de archivo y haga clic en "Guardar".
    2. Seleccione la pestaña "condición de grabación" y seleccionar todos los canales EEG / EMG que se pueden grabar.
    3. Seleccione la frecuencia de muestreo (128 Hz) en la pestaña de "condición de grabación '.
    4. Compruebe si se muestran correctamente los canales seleccionados in thpestaña e 'Canal de información ".
    5. Seleccione la pestaña "Ajuste del temporizador" y haga clic en "Monitor" para mostrar EEG y EMG.
    6. Verifique si las señales de EEG / EMG se muestran correctamente.
    7. Seleccione la pestaña "Ajuste del temporizador" y establecer el tiempo de reloj para el comienzo y el final de la grabación en el área 'Timer principal'.
    8. Haga clic en "Monitor" en la pestaña de "Ajuste del temporizador" para iniciar la grabación.
  5. Registros EEG / EMG señales bajo la línea de base (es decir., La conducta de sueño / vigilia de un ratón libremente comportarse) y diferentes condiciones de tratamiento (por ejemplo., La administración de cafeína o tratamiento simulado) durante varios días. La eutanasia del ratón con una inyección intraperitoneal de pentobarbital (200 mg / kg) después de que el último día experimental.

4. La puntuación de la Conducta Estado Basado en EEG / EMG datos

  1. Inicie el software para el análisis de EEG / EMG ('Materiales' Mesa, entrada de abajo). Abra los datos en bruto del EEG / EMG (archivo .kcd) producidos bajo el paso 3. Haga clic en la pestaña 'Sleep' y seleccionar el tiempo de Época. Seleccione 10 seg.
  2. Haga clic en la pestaña 'Sleep' y seleccione 'Multi-screening' para anotar automáticamente todas las épocas de 10 seg en 3 etapas (es decir., NREM y sueño REM, y la vigilia) sobre la base de las amplitudes de EEG y EMG y el análisis espectral de potencia del EEG. 3
  3. Haga clic en "condición FFT para EEG '.
  4. Establecer los parámetros para el análisis espectral de potencia [256 puntos de referencia (correspondiente a 2 segundos del EEG), función de ventana Hanning, y el promedio de 5 espectros por época]. 3 Haga clic en 'Aceptar'.
  5. Haga clic en "Iniciar Screening 'para comenzar la detección automática. Abra los datos anotados (archivo .raf).
  6. Revise los resultados de la detección automática y, si es necesario, corregir manualmente en base a los criterios estándar (ver los resultados representativos, Figura 1B y Tabla 1 2, 3 En pocas palabras, haga clic y mantenga pulsado el botón izquierdo del ratón en una época incorrectamente anotada y arrastrar el cursor a través de la cadena de épocas incorrectamente anotados. Suelte el botón izquierdo del ratón y seleccione el estado de comportamiento correcto en la ventana emergente.
    Nota: En ocasiones, las épocas en la transición entre dos estados vigilantes son difíciles de conseguir de forma inequívoca a un estado. En tales casos, la época debe anotó al estado ostensible y los mismos criterios debe aplicarse a épocas similares durante todo el experimento para asegurar la reproducibilidad de los datos.

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Representative Results

Figura 1B ilustra ejemplos del EEG del ratón en los diferentes estados de vigilancia. Como se muestra en la Tabla 1, épocas se clasifican como sueño NREM si el EEG muestra grandes, ondas cerebrales lentas con un ritmo delta por debajo de 4 Hz y la EMG tiene solamente una señal débil o no. Épocas se clasifican como sueño REM si el EEG muestra rápidas ondas cerebrales de baja tensión en el rango theta entre 6 y 10 Hz y el EMG muestra baja amplitud. Otras épocas deben clasificarse como la vigilia (es decir., De bajo a moderado EEG tensión y la frecuencia de la actividad EMG).

Por ejemplo, el registro de EEG / EMG configuración descrita en este protocolo se puede utilizar para determinar la cantidad de sueño y el perfil de sueño / vigilia de ratones C57BL / 6 en condiciones basales o después del tratamiento con la cafeína (Figuras 2 y 3).

Bajo bcondiciones aseline, ratones, que son animales nocturnos, mostraron una clara ritmo circadiano sueño-vigilia, como se ve en estas figuras, con mayores cantidades de sueño durante el período de luz que en la oscuridad de un (Figura 2A). Durante el período de luz de 12 horas, los ratones mostraron 6,7 horas y 0,9 horas de NREM y sueño REM, respectivamente; mientras que durante el período oscuro de 12 horas, la vigilia fue predominante (Figura 2B). Por otro lado, la calidad del sueño se puede evaluar sobre la base del análisis del estado de vigilancia y espectro de potencia del EEG (Figura 2C-F). Típicamente, registros poligráficos de EEG y EMG se pueden utilizar para determinar la distribución de la duración episodio, la duración, y el número de etapa de transición para cada estado de vigilancia (Figura 2C-E) significa. Por otra parte, el espectro de potencia del EEG para NREM y el sueño REM en ratones durante el período de luz y la oscuridad (Figura 2F) muestra una fuerte densidad de potencia del EEG en la gama de frecuencias de 0,5 - 4 Hz y 6 - 10Hz, respectivamente. Cabe señalar que el EEG durante el sueño REM incluye pequeñas cantidades de ondas delta (0.5 - 4 Hz), ya que los estados entremezcladas de NREM y el sueño REM son a veces un contaminante.

Para evaluar los efectos de la droga en la conducta de sueño-vigilia de los ratones, 24-30 EEG y EMG son típicamente registran durante 2 días consecutivos. Para determinar, por ejemplo, el efecto de la excitación de la cafeína en ratones C57BL / 6, 24 los ratones fueron tratados con vehículo (10 ml / kg de solución salina; intraperitoneal) en el día 1 a las 10:00 AM en la primera fase del período de luz. Los animales se trataron entonces con la cafeína (15 mg / kg) 24 horas más tarde, y los estados de vigilancia se clasificaron en línea en la vigilia, el sueño REM, y el sueño NREM. La Figura 3A muestra ejemplos típicos de EEG, EMG, y hypnograms después de la administración de cafeína (paneles inferiores polisomnográficos) o vehículo (paneles superiores polisomnográficos) en un ratón C57BL / 6. Incre cafeínaobre la base de la cantidad de vigilia en ratones C57BL / 6 ratones 2,8 veces durante 3 h después de la inyección (Figura 3B).

Figura 1
Figura 1. Sleep System Bioensayo para ratones.

(A) Para monitorear señales de EEG, tornillos de acero inoxidable se implantan por vía epidural sobre las áreas corticales y parietal frontal de 1 hemisferio. Además, la actividad EMG se controla por medio de cables de acero inoxidable colocados bilateralmente dentro de los músculos del trapecio. (B) Los ejemplos típicos de densidad de potencia EEG, EMG, EEG y durante 10 s durante NREM o sueño REM o vigilia en un ratón. En el sueño NREM, EEG muestra las ondas de gran amplitud; y la banda delta (0,5-4 Hz) es dominante (izquierda). En el sueño REM, EEG muestra las ondas de baja amplitud, con la banda theta (6-10 Hz) siendo dominante (en el centro). En el estado de vigilia, el EEG muestra las ondas de baja amplitud, sin frecuencia siendo dominante (derecha). Señales EMG son más bajos en tanto NREM y REM del sueño que en la vigilia. Por favor haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 2
Figura 2. Perfiles de sueño-vigilia bajo de línea de base Las condiciones en C57BL / 6 ratones evaluados por EEG / EMG grabaciones.

(A) El cambio de horario-curso en la cantidad por hora de cada etapa del comportamiento. Blanco y negro bares por encima de la x -axes indican los periodos de luz y oscuridad, respectivamente. (B) Cantidad total de cada etapa durante 12 horas muestra una mayor cantidad de NREM y sueño REM durante el período de luz en comparación con la del período oscuro. (C) Distribución de correoduración pisode de cada etapa. (D) Media duración de cada etapa es más larga para la vigilia en el período oscuro. (E) número de la etapa-transición de cada etapa muestra transiciones más frecuentes durante el período de luz. (F) del espectro de potencia del EEG durante NREM y el sueño REM muestra esencialmente no hay diferencias de densidad de potencia entre los períodos de luz y oscuridad. Los datos se presentan como la media ± SEM (n = 5). * P <0,05, ** p <0,01, según la evaluación de la prueba t de Student pareada de dos colas. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

figura 3
Figura 3. Excitación efecto de la cafeína Evaluado por EEG / EMG grabaciones.

(A) Ejemplos típicos de EEG, EMG, y hypnograms después de la administración de vehículo (panel superior) o cafeína en una dosis de 15 mg / kg (panel inferior). (B) Tiempo de cursos vigilia en ratones tratados con cafeína. (C) vigilia durante un período de 3 horas después de la inyección de cafeína. Los datos se presentan como la media ± SEM (n = 5). ** P <0,01 en comparación con la inyección de vehículo, según la evaluación de la prueba t de Student pareada de dos colas. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Sueño NREM sueño REM Desvelo
Amplitud EEG Alto Bajo Bajo
Dominante frecuencia EEG Banda delta (0,5-4 Hz) Banda Theta (6-10 Hz) Ninguna
EMG amplitud Bajo Bajo Alto

Tabla 1: Criterios generales para Score de Comportamiento Unidos por EEG / EMG señales.

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Discussion

Este protocolo describe una puesta a punto para las grabaciones de EEG / EMG que permite la evaluación de sueño y la vigilia en virtud de bajo ruido, condiciones rentables y de alto rendimiento. Debido al pequeño tamaño del conjunto de cabezal de electrodos EEG / EMG, este sistema se puede combinar con otros implantes para experimentos intra-cerebrales, incluyendo la optogenética (implantación de fibra óptica) o, en conjunto con la implantación de la cánula simultánea, microinfusión de fármacos en el ratón cerebro. 31 Por otra parte, el diseño del conjunto del cabezal de electrodo con respecto a las cabeceras de terminales múltiples ofrece flexibilidad en el número de canales de registro, si se requiere la medición de señales adicionales eléctricos (por ejemplo., EEG contralateral, electrooculogram o potenciales de campo local) .

Sin embargo, se requiere de viviendas individuales para el diseño basado en cable se describe en este protocolo, que, por tanto, limita la evaluación de los estados de comportamiento, es decir., El sueño y la wakefulness, en combinación con la interacción social o de las pruebas de comportamiento complejo. En estos casos, un sistema de monitorización del sueño inalámbrico es probable más adecuado, aunque los dispositivos telemétricos no son sin sus propias características limitantes, especialmente costo de la batería y la vida.

La calidad de las señales EEG / EMG es importante para la calificación de los estados de comportamiento de acuerdo con los criterios que se muestran en la Figura 1 y en la Tabla 1. Electrodos Wiggly (es decir., Tornillos) son a menudo la razón para el ruido eléctrico que resulta en artefactos en el EEG y FFT análisis. Además, es importante para la calidad de la señal EEG para cubrir completamente los tornillos de electrodos con cemento dental para evitar burbujas de aire entre los tornillos y cemento, lo que resulta en un aumento del ruido eléctrico. La calidad de las señales de EEG se puede comprobar en un ratón obviamente dormir al confirmar visualmente que tienen una gran amplitud y baja frecuencia.

Costo ytiempo para electrodos del implante son factores críticos para muchos laboratorios de investigación del sueño y se consideran un gran inconveniente para el cribado a gran escala de la conducta del sueño-vigilia en ratones. El sistema de registro de EEG / EMG descrito aquí puede establecerse y funcionar a bajo a moderado de costos, incluyendo el costo recurrente de materiales de electrodos y suministros médicos (aproximadamente 2 USD por ratón) y las inversiones para EEG / EMG equipo de grabación (anillo colector, amplificador y convertidor A / D; aproximadamente 2.000 USD por ratón).

Con respecto al tiempo, un investigador experto puede concluir la implantación de electrodos para 1 ratón en menos de 20 min; y por lo tanto, es posible operar en más de 20 ratones por día. Otro factor clave para la eficiencia global de la evaluación de sueño sobre la base de la medición de EEG / EMG es el uso de software para la adquisición y la puntuación automática de los datos EEG / EMG. A estos efectos, una variedad de software comercial y de desarrollo propio está disponible con unaalta variabilidad en los precios o de puntuación precisión.

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Materials

Name Company Catalog Number Comments
4-pin header Hirose A3B-4PA-2DSA(71)
Ampicillin Meiji Seika
Analog-to-digital converter Contec AD16-16U(PCIEV)
Caffeine Sigma C0750
Carbide cutter Minitor B1055
Crimp housing Hirose DF11-4DS-2C
Crimp socket Hirose DF11-30SC
Dental cement (Toughron Rebase) Miki Chemical Product
Epoxy adhesive Konishi #16351
FFC/FPC connector Honda Tsushin Kogyo FFC-10BMEP1(B)
Flat cable Hitachi Cable 20528-ST LF
Instant glue (Aron Alpha A) Toagosei N/A
Meloxicam Boehringer Ingelheim N/A
Pentobarbital Kyoritsu Seiyaku N/A
Signal amplifier Biotex N/A
Sleep recording chamber APL N/A
SleepSign software Kissei Comtec N/A for EEG/EMG recording/analysis
Slip ring Biotex N/A
Stainless steel screw Yamazaki N/A φ1.0 × 2.0
Stainless steel wire Cooner Wire AS633

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References

  1. Berger, H. Über das Elektrenkephalogramm des Menschen. Arch. Psych. 87, (1), 527-570 (1929).
  2. Tobler, I., Deboer, T., Fischer, M. Sleep and sleep regulation in normal and prion protein-deficient mice. J. Neurosci. 17, (5), 1869-1879 (1997).
  3. Kohtoh, S., et al. Algorithm for sleep scoring in experimental animals based on fast Fourier transform power spectrum analysis of the electroencephalogram. Sleep Biol. Rhythm. 6, (3), 163-171 (2008).
  4. Rosenbaum, E. Warum müssen wir schlafen? : eine neue Theorie des Schlafes. August Hirschwald. (1892).
  5. Kubota, K. Kuniomi Ishimori and the first discovery of sleep-inducing substances in the brain. Neurosci. Res. 6, (6), 497-518 (1989).
  6. Ishimori, K. True cause of sleep: a hypnogenic substance as evidenced in the brain of sleep-deprived animals. Tokyo Igakkai Zasshi. 23, 429-457 (1909).
  7. Legendre, R., Pieron, H. Recherches sur le besoin de sommeil consécutif à une veille prolongée. Z. Allegem. Physiol. 14, 235-262 (1913).
  8. Inoué, S., Honda, K., Komoda, Y. Sleep as neuronal detoxification and restitution. Behav. Brain. Res. 69, (1-2), 91-96 (1995).
  9. Urade, Y., Hayaishi, O. Prostaglandin D2 and sleep/wake regulation. Sleep Med. Rev. 15, (6), 411-418 (2011).
  10. Ueno, R., Ishikawa, Y., Nakayama, T., Hayaishi, O. Prostaglandin D2 induces sleep when microinjected into the preoptic area of conscious rats. Biochem. Biophys. Res. Commun. 109, (2), 576-582 (1982).
  11. Krueger, J. M., Walter, J., Dinarello, C. A., Wolff, S. M., Chedid, L. Sleep-promoting effects of endogenous pyrogen (interleukin-1). Am. J. Physiol. 246, (6 Pt 2), R994-R999 (1984).
  12. Porkka-Heiskanen, T., et al. Adenosine: a mediator of the sleep-inducing effects of prolonged wakefulness. Science. 276, (5316), 1265-1268 (1997).
  13. Garcia-Garcia, F., Acosta-Pena, E., Venebra-Munoz, A., Murillo-Rodriguez, E. Sleep-inducing factors. CNS Neurol. Disord. Drug. Targets. 8, (4), 235-244 (2009).
  14. Huitron-Resendiz, S., et al. Urotensin II modulates rapid eye movement sleep through activation of brainstem cholinergic neurons. J. Neurosci. 25, (23), 5465-5474 (2005).
  15. Wilkins, R. H., Brody, I. A. Encephalitis lethargica. Arch. Neurol. 18, (3), 324-328 (1968).
  16. von Economo, C. Die encephalitis lethargica. Wien. Klin. Wochenschr. 30, 581-585 (1917).
  17. Moruzzi, G., Magoun, H. W. Brain stem reticular formation and activation of the EEG. Electroencephalogr. Clin. Neurophysiol. 1, (4), 455-473 (1949).
  18. Saper, C. B., Fuller, P. M., Pedersen, N. P., Lu, J., Scammell, T. E. Sleep state switching. Neuron. 68, (6), 1023-1042 (2010).
  19. Jones, B. E. Progress in Brain Research. Krnjevic , K., L, D. escarries, S, M. ircea 145, Elsevier. 157-169 (2004).
  20. Saper, C. B., Scammell, T. E., Lu, J. Hypothalamic regulation of sleep and circadian rhythms. Nature. 437, (7063), 1257-1263 (2005).
  21. Fort, P., Bassetti, C. L., Luppi, P. H. Alternating vigilance states: new insights regarding neuronal networks and mechanisms. Eur. J. Neurosci. 29, (9), 1741-1753 (2009).
  22. Lu, J., Sherman, D., Devor, M., Saper, C. B. A putative flip-flop switch for control of REM sleep. Nature. 441, (7093), 589-594 (2006).
  23. Paxinos, G., Franklin, K. B. J. The mouse brain in stereotaxic coordinates. Academic. (2001).
  24. Lazarus, M., et al. Arousal effect of caffeine depends on adenosine A2A receptors in the shell of the nucleus accumbens. J. Neurosci. 31, (27), 10067-10075 (2011).
  25. Huang, Z. L., et al. Adenosine A2A, but not A1, receptors mediate the arousal effect of caffeine. Nat. Neurosci. 8, (7), 858-859 (2005).
  26. Qu, W. M., Huang, Z. L., Xu, X. H., Matsumoto, N., Urade, Y. Dopaminergic D1 and D2 receptors are essential for the arousal effect of modafinil. J. Neurosci. 28, (34), 8462-8469 (2008).
  27. Huang, Z. L., et al. Arousal effect of orexin A depends on activation of the histaminergic system. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 98, (17), 9965-9970 (2001).
  28. Xu, Q., et al. A mouse model mimicking human first night effect for the evaluation of hypnotics. Pharmacol. Biochem. Behav. 116, 129-136 (2014).
  29. Cho, S., et al. Marine polyphenol phlorotannins promote non-rapid eye movement sleep in mice via the benzodiazepine site of the GABAA receptor. Psychopharmacol. 231, (14), 2825-2837 (2014).
  30. Liu, Y. Y., et al. Piromelatine exerts antinociceptive effect via melatonin, opioid, and 5HT1A receptors and hypnotic effect via melatonin receptors in a mouse model of neuropathic pain. Psychopharmacol. 231, (20), 3973-3985 (2014).
  31. Qu, W. M., et al. Lipocalin-type prostaglandin D synthase produces prostaglandin D2 involved in regulation of physiological sleep. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 103, (47), 17949-17954 (2006).

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