Diese Arbeit wurde von der National Natural Science Foundation of China (61327902-6 an W. Wang und 81801318 an F.F. Ding) unterstützt. Wir würdigen Dr. Sigrid Veasy für die Einrichtung des SF-Experimentalsystems und die freundliche Bereitstellung technischer Details. Wir würdigen Dr. Maiken Nedergaard für lehrreiche Kommentare für verwandte Experimente.

Dieses Protokoll wurde vom Institutional Animal Care and Use Committee des Tongji Hospital, Tongji Medical College, Huazhong University of Science and Technology genehmigt.
1. Mäuse-Screening und Vorbereitung für das Experiment
<ol><li>Wählen Sie wildtypisierte Erwachsene (8–10 Wochen alt) männliche Mäuse mit einem Gewicht von 20–28 g für das gesamte Experiment aus. HINWEIS: Wildtyp C57BL/6 Mäuse werden vom Hubei Research Center for Laboratory Animals, Hubei, China, gewonnen.</li>
	<li>Weisen Sie alle Mäuse dem CSF und der Kontrollgruppe zu. Haus 3–5 Mäuse in jedem Käfig, um sozialen Isolationstress zu vermeiden. Die Anzahl der Mäuse, die in den Kontrollkäfigen untergebracht sind, wird mit der Anzahl der Mäuse in den gekoppelten CSF-Käfigen abgeglichen. HINWEIS: Mäuse in denselben Gruppenkäfigen werden gepoolt, um Verhaltensexperimente durchzuführen.</li>
	<li>Suchen Sie die Kontrollkäfige im selben Raum mit den CSF-Käfigen, um die Umgebung und die Arbeitseffekte identisch zu halten.</li>
	<li>Nummerieren und markieren Sie die Mäuse in jeder Gruppe auf ihren Ohren mit einem Ohrschild für Überwachungszwecke.</li>
	<li>Halten Sie Umgebungstemperatur und Luftfeuchtigkeit zwischen 21–23 °C und 35 %–60 % aufrecht.</li>
	<li>Erhalten Sie die Umgebung im 12-stündigen Hell-Dunkel-Zyklus (8:00 Uhr– 20:00 Uhr Light-ON, 20:00 Uhr–8:00 Uhr Light-OFF), um eine verzerrte Wirkung auf den normalen Schlafrhythmus bei Mäusen zu vermeiden.</li>
	<li>Minimieren Sie das Rauschen und die Interferenzen, während der Forscher im Modellierungsraum anwesend ist.</li>
	<li>Stellen Sie Mäusen ausreichend Nahrung und Wasser zur Verfügung. Verwenden Sie lange Düsen mit Kugelhahnspitzen auf Wasserflaschen, um Wasseraustritte auf den Plattformbewegungen zu verhindern. Befestigen Sie die Wasserflasche auf dem Käfig mit einer Feder, um die Verwerfung der Flasche während des Rotorlaufs zu vermeiden.</li>
</ol>2. Vorbereitung und Einstellung des Orbitalrotors
<ol><li>Bereiten Sie einen elektrisch gesteuerten Orbitalrotor mit vergrößerter Plattform (67 cm x 110 cm) vor, auf dem höchstens 10 Käfige platziert werden können.</li>
	<li>Stellen Sie den Orbitalrotor während der Light-ON-Phase (8:00 Uhr–20:00 Uhr) ein, der von einem Programmtimer gesteuert wird, d. h. der Zeit, in der Mäuse den Großteil ihres täglichen Schlafes aufweisen.</li>
	<li>Stellen Sie den Orbitalrotor mit einer Drehzahl von 110 Umdrehungen pro Minute und einem sich wiederholenden Zyklus von 10 s-on, 110 s-off gesteuert mit einem Solid-State-Timer. HINWEIS: Die Tragfähigkeit der Plattform beträgt 50 kg. Die feste Amplitude des Rotorhorizonts vibriert 2,5 cm.</li>
	<li>Befestigen Sie die CSF-Käfige auf der Rotorplattform durch dicke Federn, um eine Verwerfung von Käfigen bei Plattformdrehungen zu verhindern.</li>
</ol>3. Chronische Schlaffragmentierung Modellierung und Überwachung
<ol><li>Legen Sie Käfige des CSF und der Kontrollmäuse vor den Experimenten für eine Woche in den Modellierungsraum, damit sich Mäuse an die Umgebung anpassen können.</li>
	<li>Stellen Sie zu Beginn der Modellierung sicher, dass alle Mäuse während der Orbitalrotationen freien Zugang zu Nahrung und Wasser haben.</li>
	<li>Beachten Sie zu Beginn der Modellierung mindestens 1 h, um sicherzustellen, dass der Orbitalrotor im Getriebe arbeitet.</li>
	<li>Während der Modellierungsphase überprüfen Sie, ob der Orbitalrotor ordnungsgemäß funktioniert und Mäuse alle 2 Tage, um sicherzustellen, dass Mäuse genügend Nahrung und Wasser haben. Wechseln Sie die Bettung der Käfige wöchentlich.</li>
	<li>Während der Modellierungszeit wiegen Sie die Mäuse wöchentlich um 8:00 Uhr, wenn Sie die Bettwäsche wechseln. Entfernen Sie die Mäuse mit signifikantem Gewichtsverlust aus der Modellierung, und auch aus den experimentellen Gruppen. HINWEIS: Signifikanter Gewichtsverlust ist definiert als mit einem Gewicht von weniger als 20 g dauert für 2 Wochen.</li>
	<li>Entfernen Sie während der gesamten Modellierungssitzungen den Aggressor, falls vorhanden, aus dem Käfig und auch aus den experimentellen Gruppen.</li>
	<li>Nach Beendigung der Modellierung, weiterhin pflegen und füttern die Mäuse im ursprünglichen Raum.</li>
</ol>4. Morris Wasserlabyrinth (MWM) Test
<ol><li>Vorbereitung auf den Test<ol>
<li>Bereiten Sie das Gerät eines kreisförmigen Tanks mit warmem Wasser (20–23 °C) gefüllt.</li>
		<li>Hängen Sie vier Zeichen mit verschiedenen Formen und Farben auf dem Vorhang um den Tank in vier Quadranten Richtungen als Fernsichtreferenz. Lassen Sie das Wasser durch Zugabe von Milchpulver undurchsichtig erscheinen.</li>
		<li>Finden Sie eine Plattform in der Mitte des südwestlichen Quadranten.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Der Trainingstest<ol>
<li>Untervorbehalt von Mäusen zwischen 8:00 Uhr und 12:00 Uhr jeden Tag über einen 5-tägigen Trainingszeitraum.</li>
		<li>Lassen Sie jede Maus in das Wasser mit Blick auf die Seitenwand an einem von vier Quadranten in vier Versuchen. Lassen Sie die Maus in jeder Testversion 60 s schwimmen, um die Plattform zu finden. Wenn die Maus nicht in der Lage ist, auf dem Bahnsteig innerhalb von 60 s zu erreichen, führen Sie es auf die Plattform und dort für 15 s zu bleiben.</li>
		<li>Verwenden Sie ein Video-Tracking-System, um automatisch die Escape-Latenz von Mäusen aufzuzeichnen, um die versteckte Plattform zu finden.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Der Sondentest<ol>
<li>Führen Sie den Sondentest am sechsten Tag nach 5 Trainingstage durch.</li>
		<li>Entfernen Sie die Plattform. Lassen Sie jede Maus aus dem nordöstlichen Quadranten und lassen Sie es für 60 s schwimmen</li>
		<li>Verwenden Sie ein Video-Tracking-System, um die Track-Daten von Mäusen automatisch aufzuzeichnen.</li>
	</ol>
</li>
</ol>5. Neuartiger Objekterkennungstest (NOR)
<ol><li>Die vertraute Phase<ol>
<li>Legen Sie Mäuse in einen Tank (Länge 30 cm, Breite 28 cm, Höhe 35 cm) nacheinander, die zwei Kopien von Objekten (A1 und A2) enthält. Lassen Sie die Mäuse frei erforschen (10 min pro Versuch).</li>
		<li>Verwenden Sie ein Video-Tracking-System, um die Track-Daten von Mäusen automatisch aufzuzeichnen.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Die Testphase<ol>
<li>Führen Sie die Testprüfung nach einer Verzögerung von 1 h der vertrauten Phase durch. Ersetzen Sie eines der Originalobjekte durch ein neuartiges Objekt ("Roman") im Tank, bei dem das andere Objekt unverändert bleibt. Bringen Sie die Mäuse in den Tank zurück und lassen Sie sie 5 min pro Versuch erforschen.</li>
		<li>Verwenden Sie ein Video-Tracking-System, um automatisch die Zeit aufzuzeichnen, die für die Erkundung jedes Objekts durch jede Maus aufgewendet wird. HINWEIS: Die Erkundung des Objekts wird durch Lecken, Schnüffeln, Kauen oder Bewegen von Vibrissae bestimmt, während die Nase auf das Objekt und weniger als 1 cm vom Objekt ausgerichtet wird. Der Diskriminierungsindex (DI) wird mit der Gleichung (TN - TF)/(TN + TF) berechnet, wobei TN = Zeit für die Erforschung des "neuen" Objekts und TF = Zeit, die für die Erkundung des "vertrauten" Objekts aufgewendet wird.</li>
	</ol>
</li>
</ol>6. Offener Feldtest (OFT)
<ol><li>Bereiten Sie das Gerät eines Tanks (30 cm x 28 cm x 35 cm) vor.</li>
	<li>Legen Sie während des Tests jede Maus in die Mitte des Tanks und lassen Sie sie 5 min frei erkunden. Reinigen Sie den Tank nach jeder Studie mit 75% Ethanol, um die Resteffekte der vorherigen Maus zu vermeiden.</li>
	<li>Verwenden Sie ein Video-Tracking-System, um die Track-Daten von Mäusen automatisch aufzuzeichnen.</li>
</ol>7. Erzwungener Schwimmtest (FST)
<ol><li>Bereiten Sie das Gerät eines offenen zylindrischen Gefäßes vor, das Wasser (20–23 °C) enthält, das 15 cm tief ist.</li>
	<li>Legen Sie während des Tests jede Maus in den Zylinder und lassen Sie sie dort für 6 min bleiben.</li>
	<li>Verwenden Sie ein Videospursystem, um die Immobilitätszeit während der letzten 4 min des Tests mit jeder Maus automatisch aufzuzeichnen. HINWEIS: Die Maus ist entschlossen, unbeweglich zu sein, wenn sie aufhört zu kämpfen und im Wasser schwimmt, so dass nur Bewegungen, die notwendig sind, um ihren Kopf über Wasser zu halten.</li>
</ol>8. Datenanalyse
<ol><li>Analysieren Sie Daten mit statistischer Analysesoftware (z. B. GraphPad Prism 6.0).</li>
	<li>Geben Sie alle Daten als mittels dem ± SEM aus.</li>
	<li>Vergleichen Sie die Escape-Latenz im MWM-Test zwischen zwei Gruppen mit zwei-Wege-ANOVA mit wiederholten Maßnahmen gefolgt von Bonferroni-Posttests. Andere Vergleiche zwischen dem GFK und den Kontrollgruppen werden durch nicht gepaarte t-Tests bestimmt.</li>
	<li>Berücksichtigen Sie die Unterschiede signifikant, wenn P < 0,05 in allen Tests.</li>
</ol>

Die Autoren erklären, dass sie keine konkurrierenden finanziellen Interessen haben.

Zu den kritischen Schritten des aktuellen Protokolls gehören die Einrichtung von Schlaffragmentierungsmaschinen mit den optimierten Parametern entsprechend dem Studienzweck und die Aufrechterhaltung der Mäuse in komfortablen und ruhigen Lebensbedingungen während der gesamten Modellierungssitzungen. Es ist auch wichtig, das richtige Timing zu entscheiden, um die Schlaffragmentierung zu unterbrechen oder zu stoppen und Verhaltenstests für diese Mäuse zu arrangieren. Wie andere Schlafmanipulationsmodelle ist es wichtig...

Schlafstörungen sind zunehmend sowohl bei Patienten mit schlafstörenden Bedingungen als auch bei gesunden Menschen mit schlafstörenden Ereignissen häufig. Es wurde beobachtet, dass Patienten mit neurodegenerativen Erkrankungen, chronischen Schmerzen, emotionalem Stress, Erkrankungen des Atmungssystems, Erkrankungen des Harnsystems usw. in der Regel über unangenehme Schlaferfahrungen klagen1,2,3,4,5. Obstruktive Schlafapnoe (OSA), periodische Gliedmaßenbewegungen im Schlaf (PLMS), SchlaferhaltungSchlaflosigkeit unter anderen Schlafstörungen sind die häufigsten Ursachen, die Schlaffragmentierung induzieren6,7. In den Industrieländern hat OSA eine Prävalenz von über 5% bis 9% bei der erwachsenen Bevölkerung und 2% in der Kinderbevölkerung8,9,10. Unterdessen gibt es einen wachsenden Anteil der gesunden Bevölkerung, die aufgrund der übermäßigen Nutzung von Smartphones, unregelmäßigen Schlafgewohnheiten, lästigen Geräuschen und Arbeitsaufgaben wie Nachtschichten für Pflegekräfte Schlafstörungen erleben. Schlaf ist anerkannt, wichtig für Die Hirnabfallclearance11,12, Speicherkonsolidierung13,14, metabolisches Gleichgewicht15,16, unter vielen anderen physiologischen Prozessen. Dennoch ist noch weitgehend unbekannt, ob langfristige Schlafstörungen zu irreversiblen Pathogenese-Veränderungen bei gesunden Menschen führen und ob es sich um die Ätiologie oder einen Faktor bei der Entwicklung von Erkrankungen des zentralen Nervensystems wie neurodegenerativen Erkrankungen in ein paar Jahren handelt. Unser Ziel ist es, ein experimentelles Modell zu berichten, das stabiles und offensichtliches kognitives Defizit und angstähnliches Verhalten bei jungen Wildtyp-Mäusen nach einer 2-monatigen Schlaffragmentierungsbehandlung erzeugt. Dieses Modell würde zur Beantwortung der oben aufgeführten wissenschaftlichen Fragen angewendet.
Schlafstörungen werden als potenzieller Risikofaktor für die Entwicklung von Alzheimer (AD) oder Demenz aufgeführt. Kang et al. fanden und beschrieben zuerst die Exazerbation der AD-Pathologie um 6 h akuten Schlafentzug17. Danach berichteten viele andere Studien, dass Schlafentzug oder Fragmentierung die Pathogenese in transgenen AD-Mäusemodellen18,19,20verschlimmern könnte. Allerdings haben nur sehr wenige Forscher die Folgen von Schlafstörungen bei jungen Wildtyp-Mäusen untersucht; das heißt, ob Schlafstörungen zu AD-ähnlichem Verhalten oder pathologischen Veränderungen bei jungen Wildtypmäusen führen. In unserer jüngsten Veröffentlichung berichteten wir, dass 2 Monate Schlaffragmentierung ein offensichtliches räumliches Gedächtnisdefizit und angstähnliches Verhalten induzierten, sowie eine erhöhte intrazelluläre Amyloid-β (A) Akkumulation sowohl im Kortex als auch im Hippocampus bei 2-3 Monate alten Wildtypmäusen21. Wir beobachteten auch veränderte Expressionsniveaus von Endosome-Autophagosome-Lysosom-Signalsignalen und Mikroglia-Aktivierung, die den pathologischen Veränderungen ähnelte, die bei APP/PS1-Mäusen21,22berichtet wurden.
Dieses vorgestellte Schlaffragmentierungsprotokoll (SF) wurde von Sinton et al.23 validiert und von Li et al.24modifiziert. Kurz gesagt, ein Orbitalrotor, der bei 110 Umdrehungen pro Minute vibriert, unterbricht den Schlaf für 10 s alle 2 min während der Light-ON-Phase (8:00 Uhr–20:00 Uhr). Die Veränderung der Schlafstruktur in diesem Modell wurde zuvor durch elektrophysiologische Schlafaufzeichnungen charakterisiert und von Li et al.24berichtet, was auf eine signifikante Zunahme der Wachzeit und eine Abnahme des schnellen Augenbewegungsschlafes (REM) während der Light-ON-Phase hindeutet, wobei die Gesamten schlaf- und Wachzeiten (in 24 Stunden) nach mehr als 4 Wochen Modellierung24unbeeinflusst blieben. Derzeit sind Gesamtschlaf oder teilweiseSchlafentzug die am häufigsten verwendeten Schlafmanipulationsmodelle. Der gesamte Schlafentzug wird in der Regel durch eine anhaltende schonende Handhabung oder die Exposition des Tieres gegenüber neuartigen Objekten durchgeführt, alternativ durch kontinuierliches Drehen eines Balkens oder eines laufenden Laufbandes25,26,27,28,29. Aus ethischen Gründen ist die Gesamtschlafentzug in der Regel kürzer als 24 h. Das am häufigsten angewandte Modell für partielle Schlafentzug ist die Wasserplattformmethode, die in erster Linie REM-Schlaf30,31,32abtut. Andere Ansätze, die entweder ein Laufband oder einen Balken verwenden, der entlang der Unterseite des Käfigs fegt, könnten Schlaffragmentierung auslösen, wenn sie in festen Intervallen eingestellt werden33,34,35,36,37,38. Es ist bemerkenswert, dass SF den Schlaf unterbricht und zeitweise für Erregung in allen Schlafstadien24führt. Einer der herausragenden Vorteile dieses CSF-Modells, das Orbitalrotor aufträgt, ist, dass es kontinuierlich für Monate durchgeführt werden kann, automatisch von Maschinen gesteuert, was häufige Verarbeitungsarbeiten täglich außer bei regelmäßiger Überwachung vermeidet. Darüber hinaus würde das Gerät erlauben, mehrere Käfige von Mäusen unter uniformierten Eingriffen gleichzeitig zu modellieren. Während der gesamten Modellierungssitzungen werden Mäuse in ihren Hauskäfigen mit üblichen Einstreu- und Nistmaterialien untergebracht, während einige andere Methoden eine Exposition gegenüber diversifizierten Umgebungen und unvermeidlichem Stress erfordern.
Die Schlaffragmentierung war zuvor durch die Schlafmanipulationsmethode gekennzeichnet, die häufige Erregungen während der Schlafphase und einen erheblichen Schlafrückpris während der Wachphase nachahmt. In einigen Literaturen wurde CSF als Tiermodell für OSA39,40angesehen. In dieser Studie basiert die Begründung der gewählten Häufigkeit der Erregung 30 Mal pro Stunde auf der Beobachtung von Erregungsindizes bei Patienten mit mittelschwerer bis schwerer Schlafapnoe. Es wurde beobachtet, dass 4 Wochen Schlaffragmentierung signifikant erhöhte hyperkapnische Erregung Latenz und die taktile ErregungSchwelle, die mindestens 2 Wochen nach der Genesung dauern könnte24. Dieser Phänotyp wurde durch die aufdeckende aktivierungsreduktion von c-fos bei noradrenergen, orexinergen, histaminergen und cholinergen Wake-aktiven Neuronen als Reaktion auf Hyperkapnien sowie reduzierte katecholaminerge und orexinerge Projektionen in den cingulat cortex24erklärt. Es ist jedoch notwendig zu beachten, dass das wichtigste Merkmal in OSA Hypoxie durch Atemwegsverstopfung verursacht ist, die zu Schlafstörungen41,42führt. Schlafstörungen und sich wiederholende Hypoxie interagieren bei OSA-Pathogenese wechselseitig miteinander. Daher ist die Schlaffragmentierung allein möglicherweise nicht in der Lage, alle wichtigen Funktionen von OSA bei Mäusen vollständig zu demonstrieren.
Hierin präsentieren wir ein standardisiertes Protokoll zur Modellierung der chronischen Schlaffragmentierung bei jungen Wildtypmäusen. Kognitives Defizit und Angst-ähnliche sowie depressionsähnliche Verhaltensweisen nach der CSF-Behandlung wurden von Morris Wasserlabyrinth, Neuartige Objekterkennung, Open Field Test und Erzwungener Schwimmtest bewertet. Es ist wichtig zu beachten, dass dieses Modell als Ganzes genommen werden sollte, die Phänotypen von dysregulierten Schlafmuster erzeugt, kognitives Defizit, und Angst-ähnlicheverhalten. Das aktuelle Modell könnte möglicherweise angewendet werden, 2) Weitere Untersuchung der funktionellen oder molekularen Pathogenese-Mechanismen, die durch chronische Schlafstörungen bei jungen Mäusen ohne genetische Veranlagung induziert werden, 2) Ermittlung des direkten Weges, der zu neurodegeneration durch Schlafstörungen führt, 3) Erforschung der Therapeutika zur Verbesserung der durch chronische Schlafstörungen induzierten Phänotypen, 4) Untersuchung der intrinsischen Schutz-/Ausgleichsmechanismen bei Wildtyp-Mäusen bei chronischer Schlafstörung, 5)

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Any-maze behavior tracking system</td>
			<td>Stoelting,Inc,USA</td>
			<td>-</td>
			<td>A video-tracking system which was used to record the behavior track of mice.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>C57BL/6J mice</td>
			<td>Hubei Research Center for Laboratory Animals, Hubei, China.</td>
			<td>-</td>
			<td>healthy male C57BL/6J mice aged 10-12 weeks were purchased from Hubei Research Center for Laboratory Animals</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Graphpad Prism 6.0 Software</td>
			<td>Graphpad Software,Inc.USA</td>
			<td>-</td>
			<td>Graphpad Prism 6.0 software was used to draw statistical graphs.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Morris water maze system</td>
			<td>Shanghai XinRuan Information Technology Co.,Ltd,China</td>
			<td>XR-XM101</td>
			<td>The system was used to perform Morris water maze test</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Orbial rotor</td>
			<td>Shanghai ShiPing Laboratory Equipment Co.,Ltd,China</td>
			<td>SPH-331</td>
			<td>The orbital rotor was used to establish the chronic sleep fragmentation model</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Solid state timer</td>
			<td>OMRON Corporation, Kyoto, Japan</td>
			<td>H3CR-F8-300</td>
			<td>The solid state time was used to control the frequency and time of the rotor running</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wooden Lusterless Tank</td>
			<td>-</td>
			<td>-</td>
			<td>length 30 cm, width 28 cm, height 35 cm The tank was used to perform open field test and novel object recognition test</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a chronic sleep fragmentation model using vibrating orbital rotor to induce cognitive deficit and anxiety-like behavior in young wild-type mice

Schlafstörungen sind in der Regel in Derpopulationen als chronische Krankheit oder als beklagtes Ereignis weit verbreitet. Chronische Schlafstörungen sollen eng mit der Pathogenese von Krankheiten, insbesondere neurodegenerativen Erkrankungen, in Verbindung gebracht werden. Kürzlich fanden wir heraus, dass 2 Monate Schlaffragmentierung die Alzheimer-Krankheit (AD) -ähnliche verhaltens- und pathologische Veränderungen bei jungen Wildtyp-Mäusen einleitete. Hierbei stellen wir ein standardisiertes Protokoll zur Erreichung einer chronischen Schlaffragmentierung (CSF) vor. Kurz gesagt, CSF wurde durch einen Orbitalrotor induziert, der bei 110 Umdrehungen pro Minute vibrierte und mit einem sich wiederholenden Zyklus von 10 s-on, 110 s-off, während der Light-ON-Phase (8:00 AM–8:00 PM) kontinuierlich für bis zu 2 Monate arbeitet. Beeinträchtigungen des räumlichen Lernens und Gedächtnisses, angstartiges, aber nicht depressives Verhalten bei Mäusen als Folgen der CSF-Modellierung wurden mit Morris Wasserlabyrinth (MWM), Novel Object Recognition (NOR), Open field test (OFT) und Forced swimming test (FST) bewertet. Im Vergleich zu anderen Schlafmanipulationen minimiert dieses Protokoll die Handhabungsarbeiten und maximiert die Modellierungseffizienz. Es produziert stabile Phänotypen bei jungen Wildtyp-Mäusen und kann potenziell für eine Vielzahl von Forschungszwecken erzeugt werden.

Alle repräsentativen Ergebnisse und Zahlen wurden aus unserer aktuellen Publikation21wiedergegeben. Die Wiederverwendung der Zahlen wurde von der ursprünglichen Zeitschrift zugelassen.
Das gesamte experimentelle Design wird in der Reihenfolge der Zeit dargestellt, die das Timing der CSF-Modellierung, Verhaltenstests von MWM, NOR, OFT und FST angibt (Abbildung 1A). Wir erhielten jede Woche Gewichte von Mäusen aus dem CSF und den Kontrollg...

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A Chronic Sleep Fragmentation Model using Vibrating Orbital Rotor to Induce Cognitive Deficit and Anxiety-Like Behavior in Young Wild-Type Mice

Hier wird ein Protokoll für das Modell der chronischen Schlaffragmentierung (CSF) vorgestellt, das durch einen elektrisch gesteuerten Orbitalrotor erreicht wird, der bei jungen Wildtypmäusen bestätigtes kognitives Defizit und angstähnliches Verhalten auslösen könnte. Dieses Modell kann angewendet werden, um die Pathogenese chronischer Schlafstörungen und damit verbundener Störungen zu erforschen.

Ein chronisches Schlaffragmentierungsmodell mit vibrierendem Orbitalrotor, um kognitives Defizit und Angst-ähnliches Verhalten bei jungen Wild-Typ-Mäusen zu induzieren

Sleep disturbance is generally common in populations as a chronic disease or a complained event. Chronic sleep disturbance is proposed to be closely ...

a-chronic-sleep-fragmentation-model-using-vibrating-orbital-rotor-to

Research

JoVE Journal

Behavior

5.2K Aufrufe.  Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430000,  China. Hier wird ein Protokoll für das Modell der chronischen Schlaffragmentierung (CSF) vorgestellt, das durch einen elektrisch gesteuerten Orbitalrotor erreicht wird, der bei jungen Wildtypmäusen bestätigtes kognitives Defizit und angstähnliches Verhalten auslösen könnte. Dieses Modell kann angewendet werden, um die Pathogenese chronischer Schlafstörungen und damit verbundener Störungen zu erforschen.

Serie: A Chronic Sleep Fragmentation Model using Vibrating Orbital Rotor to Induce Cognitive Deficit and Anxiety-Like Behavior in Young Wild-Type Mice

Using Chronic Social Stress to Model Postpartum Depression in Lactating Rodents

Exposure to chronic stress is a reliable predictor of depressive disorders, and social stress is a common ethologically relevant stressor in both animals and humans. However, many animal models of depression were developed in males and are not applicable or effective in studies of postpartum females. Recent studies have reported significant effects of chronic social stress during lactation, an ethologically relevant and effective stressor, on maternal behavior, growth, and behavioral neuroendocrinology. This manuscript will describe this chronic social stress paradigm using repeated exposure of a lactating dam to a novel male intruder, and the assessment of the behavioral, physiological, and neuroendocrine effects of this model. Chronic social stress (CSS) is a valuable model for studying the effects of stress on the behavior and physiology of the dam as well as her offspring and future generations. The exposure of pups to CSS can also be used as an early life stress that has long term effects on behavior, physiology, and neuroendocrinology.

This article describes the use of chronic resident intruder social stress as an ethologically relevant paradigm to model postpartum depression and anxiety in lactating rodents.

Mit Chronische Sozial Stress zu Modell postpartalen Depression in Lactating Nagetiere

Exposure to chronic stress is a reliable predictor of depressive disorders, and social stress is a common ethologically relevant stressor in both animals ...

Forschung

Verhalten

The Crossmodal Congruency Task as a Means to Obtain an Objective Behavioral Measure in the Rubber Hand Illusion Paradigm

The rubber hand illusion (RHI) is a popular experimental paradigm. Participants view touch on an artificial rubber hand while the participants' own hidden hand is touched. If the viewed and felt touches are given at the same time then this is sufficient to induce the compelling experience that the rubber hand is one's own hand. The RHI can be used to investigate exactly how the brain constructs distinct body representations for one's own body. Such representations are crucial for successful interactions with the external world. To obtain a subjective measure of the RHI, researchers typically ask participants to rate statements such as "I felt as if the rubber hand were my hand". Here we demonstrate how the crossmodal congruency task can be used to obtain an objective behavioral measure within this paradigm.
The variant of the crossmodal congruency task we employ involves the presentation of tactile targets and visual distractors. Targets and distractors are spatially congruent (i.e. same finger) on some trials and incongruent (i.e. different finger) on others. The difference in performance between incongruent and congruent trials - the crossmodal congruency effect (CCE) - indexes multisensory interactions. Importantly, the CCE is modulated both by viewing a hand as well as the synchrony of viewed and felt touch which are both crucial factors for the RHI.
The use of the crossmodal congruency task within the RHI paradigm has several advantages. It is a simple behavioral measure which can be repeated many times and which can be obtained during the illusion while participants view the artificial hand. Furthermore, this measure is not susceptible to observer and experimenter biases. The combination of the RHI paradigm with the crossmodal congruency task allows in particular for the investigation of multisensory processes which are critical for modulations of body representations as in the RHI.

We demonstrate how an objective measure can be employed in the widely employed rubber hand illusion paradigm. This measure is obtained by modifying the well-established crossmodal congruency task. This task allows the investigation of multisensory processes which are critical for modulations of body representations as in the rubber hand illusion.

Die Kongruenz Crossmodale Aufgabe als ein Mittel zum Ziel Behavioral Messen in der Rubber Hand Illusion Paradigm erhalten

The rubber hand illusion (RHI) is a popular experimental paradigm. Participants view touch on an artificial rubber hand while the participants' own hidden ...

Eye Tracking, Cortisol, and a Sleep vs. Wake Consolidation Delay: Combining Methods to Uncover an Interactive Effect of Sleep and Cortisol on Memory

Although rises in cortisol can benefit memory consolidation, as can sleep soon after encoding, there is currently a paucity of literature as to how these two factors may interact to influence consolidation. Here we present a protocol to examine the interactive influence of cortisol and sleep on memory consolidation, by combining three methods: eye tracking, salivary cortisol analysis, and behavioral memory testing across sleep and wake delays. To assess resting cortisol levels, participants gave a saliva sample before viewing negative and neutral objects within scenes. To measure overt attention, participants&#8217; eye gaze was tracked during encoding. To manipulate whether sleep occurred during the consolidation window, participants either encoded scenes in the evening, slept overnight, and took a recognition test the next morning, or encoded scenes in the morning and remained awake during a comparably long retention interval. Additional control groups were tested after a 20&#160;min&#160;delay in the morning or evening, to control for time-of-day effects. Together, results showed that there is a direct relation between resting cortisol at encoding and subsequent memory, only following a period of sleep. Through eye tracking, it was further determined that for negative stimuli, this beneficial effect of cortisol on subsequent memory may be due to cortisol strengthening the relation between where participants look during encoding and what they are later able to remember. Overall, results obtained by a combination of these methods uncovered an interactive effect of sleep and cortisol on memory consolidation.

We present a protocol used to discover an interactive effect between sleep and cortisol on memory consolidation, particularly for negative arousing images. Specifically, the experimental design utilizes eye tracking, salivary cortisol analysis, and behavioral memory testing &#8211; methods that can be used with both healthy and clinical participants.

Eye Tracking, Cortisol und eine Sleep-Wake vs Konsolidierung Verzögerung: Kombination von Methoden, um eine interaktive Wirkung von Schlaf-und Cortisol auf Memory Entdecken

Although rises in cortisol can benefit memory consolidation, as can sleep soon after encoding, there is currently a paucity of literature as to how these ...

Uncovering Beat Deafness: Detecting Rhythm Disorders with Synchronized Finger Tapping and Perceptual Timing Tasks

A set of behavioral tasks for assessing perceptual and sensorimotor timing abilities in the general population (i.e., non-musicians) is presented here with the goal of uncovering rhythm disorders, such as beat deafness. Beat deafness is characterized by poor performance in perceiving durations in auditory rhythmic patterns or poor synchronization of movement with auditory rhythms (e.g., with musical beats). These tasks include the synchronization of finger tapping to the beat of simple and complex auditory stimuli and the detection of rhythmic irregularities (anisochrony detection task) embedded in the same stimuli. These tests, which are easy to administer, include an assessment of both perceptual and sensorimotor timing abilities under different conditions (e.g., beat rates and types of auditory material) and are based on the same auditory stimuli, ranging from a simple metronome to a complex musical excerpt. The analysis of synchronized tapping data is performed with circular statistics, which provide reliable measures of synchronization accuracy (e.g., the difference between the timing of the taps and the timing of the pacing stimuli) and consistency. Circular statistics on tapping data are particularly well-suited for detecting individual differences in the general population. Synchronized tapping and anisochrony detection are sensitive measures for identifying profiles of rhythm disorders and have been used with success to uncover cases of poor synchronization with spared perceptual timing. This systematic assessment of perceptual and sensorimotor timing can be extended to populations of patients with brain damage, neurodegenerative diseases (e.g., Parkinson&#8217;s disease), and developmental disorders (e.g., Attention Deficit Hyperactivity Disorder).

Behavioral tasks that allow for the assessment of perceptual and sensorimotor timing abilities in the general population (i.e., non-musicians) are presented. Synchronization of finger tapping to the beat of an auditory stimuli and detecting rhythmic irregularities provides a means of uncovering rhythm disorders.

Aufdecken Schlag Taubheit: Entdecken Rhythmusstörungen mit Synchronized Finger Tapping und Wahrnehmungszeit Aufgaben

A set of behavioral tasks for assessing perceptual and sensorimotor timing abilities in the general population (i.e., non-musicians) is presented here ...

Use of the Open Field Maze to Measure Locomotor and Anxiety-like Behavior in Mice

Animal models have proven to be invaluable to researchers trying to answer questions regarding the mechanisms of behavior. The Open Field Maze is one of the most commonly used platforms to measure behaviors in animal models. It is a fast and relatively easy test that provides a variety of behavioral information ranging from general ambulatory ability to data regarding the emotionality of the subject animal. As it relates to rodent models, the procedure allows the study of different strains of mice or rats both laboratory bred and wild-captured. The technique also readily lends itself to the investigation of different pharmacological compounds for anxiolytic or anxiogenic effects. Here, a protocol for use of the open field maze to describe mouse behaviors is detailed and a simple analysis of general locomotor ability and anxiety-related emotional behaviors between two strains of C57BL/6 mice is performed. Briefly, using the described protocol we show Wild Type mice exhibited significantly less anxiety related behaviors than did age-matched Knock Out mice while both strains exhibited similar ambulatory ability.

A protocol is provided to use an Open Field Maze to access general locomotor activity, anxiety and emotionality in a laboratory mouse model.

Die Nutzung der Open Field Maze auf Bewegungsapparat und Angst-ähnliches Verhalten bei Mäusen messen

Animal models have proven to be invaluable to researchers trying to answer questions regarding the mechanisms of behavior. The Open Field Maze is one of ...

Introducing Clicker Training as a Cognitive Enrichment for Laboratory Mice

Establishing new refinement strategies in laboratory animal science is a central goal in fulfilling the requirements of Directive 2010/63/EU. Previous research determined a profound impact of gentle handling protocols on the well-being of laboratory mice. By introducing clicker training to the keeping of mice, not only do we promote the amicable treatment of mice, but we also enable them to experience cognitive enrichment. Clicker training is a form of positive reinforcement training using a conditioned secondary reinforcer, the "click" sound of a clicker, which serves as a time bridge between the strengthened behavior and an upcoming reward. The effective implementation of the clicker training protocol with a cohort of 12 BALB/c inbred mice of each sex proved to be uncomplicated. The mice learned rather quickly when challenged with tasks of the clicker training protocol, and almost all trained mice overcame the challenges they were given (100% of female mice and 83% of male mice). This study has identified that clicker training for mice strongly correlates with reduced fear in the mice during human-mice interactions, as shown by reduced anxiety-related behaviors (e.g., defecation, vocalization, and urination) and fewer depression-like behaviors (e.g., floating). By developing a reliable protocol that can be easily integrated into the daily routine of the keeping of laboratory mice, the lifetime experience of welfare in the mice can be improved substantially.

The development of new refinement strategies for laboratory mice is a challenging task that contributes towards fulfilling the 3R principle. This protocol introduces clicker training as a cognitive enrichment program for laboratory mice.

Einführung in Clicker Ausbildung als Cognitive Anreicherung für Labormäuse

Establishing new refinement strategies in laboratory animal science is a central goal in fulfilling the requirements of Directive 2010/63/EU. Previous ...

Chronic Sleep Deprivation in Mouse Pups by Means of Gentle Handling

Sleep is critical for proper development and neural plasticity. Moreover, abnormal sleep patterns are characteristic of many neurodevelopmental disorders. Studying how chronic sleep restriction during development can affect adult behavior may add to our understanding of the emergence of behavioral symptoms of neurodevelopmental disorders. While there are many methods that can be used to restrict sleep in rodents including forced locomotion, constant disruption, presentation of an aversive stimulus, or electric shock, many of these methods are very stressful and cannot be used in neonatal mice. Here, we describe gentle handling, a sleep deprivation technique that can be used chronically throughout development and into adulthood to achieve sleep restriction. Gentle handling involves close observation of the mice throughout the sleep deprivation period and requires the researcher to gently prod the animals whenever they are inactive or display behaviors associated with sleep. Coupled with EEG recordings, gentle handling could be used to selectively disrupt a specific phase of sleep such as rapid eye movement (REM) sleep. The technique of gentle handling is a powerful tool for the study of the effects of chronic sleep restriction even in neonatal mice that circumvents many of the more stressful procedures used for sleep deprivation.

We describe a sleep deprivation technique known as gentle handling where investigators gently prod mice any time sleep behavior is observed. This method is a powerful tool that allows researchers to study the effects that chronic sleep restriction throughout development can have on future brain physiology and behavior.

Chronischer Schlafentzug in Maus Welpen durch sanfte Handhabung

Sleep is critical for proper development and neural plasticity. Moreover, abnormal sleep patterns are characteristic of many neurodevelopmental disorders. ...

Novel Object Recognition and Object Location Behavioral Testing in Mice on a Budget

Ethologically relevant behavioral testing is a critical component of any study that uses mouse models to study the cognitive effects of various physiological or pathological changes. The object location task (OLT) and the novel object recognition task (NORT) are two effective behavioral tasks commonly used to reveal the function and relative health of specific brain regions involved in memory. While both of these tests exploit the inherent preference of mice for the novelty to reveal memory for previously encountered objects, the OLT primarily evaluates spatial learning, which relies heavily on hippocampal activity. The NORT, in contrast, evaluates non-spatial learning of object identity, which relies on multiple brain regions. Both tasks require an open-field-testing arena, objects with equivalent intrinsic value to mice, appropriate environmental cues, and video recording equipment and the software. Commercially available systems, while convenient, can be costly. This manuscript details a simple, cost-effective method for building the arenas and setting up the equipment necessary to perform the OLT and NORT. Furthermore, the manuscript describes an efficient testing protocol that incorporates both OLT and NORT and provides typical methods for data acquisition and analysis, as well as representative results. Successful completion of these tests can provide valuable insight into the memory function of various mouse model systems and appraise the underlying neural regions that support these functions.

Here we provide a protocol which includes comprehensive instructions for the economical establishment of murine object location and novel object recognition behavioral testing, including the design, cost, and construction of required equipment as well as execution of behavioral testing, data collection, and analysis.

Neuartige Objekterkennung und Objektposition Verhaltens Tests bei Mäusen mit kleinem Budget

Ethologically relevant behavioral testing is a critical component of any study that uses mouse models to study the cognitive effects of various ...

A Chronic Immobilization Stress Protocol for Inducing Depression-Like Behavior in Mice

Depression is not yet fully understood, but various causative factors have been reported. Recently, the prevalence of depression has increased. However, therapeutic treatments for depression or research on depression is scarce. Thus, in the present paper, we propose a mouse model of depression induced by movement restriction. Chronic mild stress (CMS) is a well-known technique to induce depressive-like behavior. However, it necessitates a complex procedure consisting of a combination of various mild stresses. In contrast, chronic immobilization stress (CIS) is a readily accessible chronic stress model, modified from a restraint model that induces depressive behavior by restricting movement using a restrainer for a certain period. To evaluate the depressive-like behaviors, the sucrose preference test (SPT), the tail suspension test (TST), and the ELISA assay to measure stress marker corticosterone levels are combined in the present experiment. The described protocols illustrate the induction of CIS and evaluation of the changes in behavior and physiological factors for the validation of depression.

This article provides a simplified and standardized protocol for induction of depressive-like behavior in chronically immobilized mice by using a restrainer. In addition, behavior and physiological techniques to verify induction of depression are explained.

Ein chronisches Immobilisierungs-Stressprotokoll zur Induzieren von Depressionen-ähnlichem Verhalten bei Mäusen

Depression is not yet fully understood, but various causative factors have been reported. Recently, the prevalence of depression has increased. However, ...

Nest Building Behavior as an Early Indicator of Behavioral Deficits in Mice

Nest building is an innate behavior in male and female rodents, even when raised in laboratory settings. As such, many researchers provide rodents synthetic and/or natural materials (such as twine, tissue, cotton, paper, and hay) as a gauge of their overall well-being and as an ancillary assessment to predict the possible decline in cognition. Typically, changes in nesting behaviors, such as failure to create a nest, indicate a change in health or welfare. In addition, nesting behavior is sensitive to many environmental and physiological challenges, as well as many genetic mutations underlying pathological disease states. The following protocol describes a nesting behavior paradigm that explores the usage of four types of nesting material. In addition, the protocol utilizes intraclass correlations to demonstrate that inter-rater reliability is higher when nests are constructed out of shredded paper compared to other common nesting materials such as cotton squares, paper twists, and soft cob bedding. The chosen methodology and statistical considerations (i.e., intraclass correlation) for this assay may be of interest for those conducting experiments assessing the quality of living of mice.&#160;

Here, we present a protocol to quantify nest building behavior in mice, which is known to be impaired in several neurological disorders and diseases. This protocol examines the utility of four materials and offers the opportunity to quantify the rater agreement in scoring, improving the validity and reliability of the assay.