We thank Dr. Larry D. Frye for editorial help with this manuscript. This work was supported by Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research 24300129 (to M.L.), 25890005 (to Y.O.) and 26640025 (to Y.T.), the National Agriculture and Food Research Organization (to Y.U.), the World Premier International Research Center Initiative (WPI) from the Ministry of Education, Culture, Sports, Science, and Technology (to Y.O., Y.T., Y.U. and M.L.) and the Nestl&#233; Nutrition Council, Japan (to M.L.).

הצהרת אתיקה: נהלים כרוכים בנושאים בעלי חיים אושרו על ידי ועדת הניסוי בבעלי חיים המוסדיים באוניברסיטת צוקובה. 1. הכנת אלקטרודות וכבלים לEEG / EMG הקלטות <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן האלקטרודה הקלטת EEG / EMG בהתאם לנוהל הבא. הערה: אלקטרודה היא חד פעמית וניתן להשתמש בו רק לבעלי חי 1. לתכנן בקפידה את תצורת החיווט לכל החברים. הנח סימנים על המחברים לכיוון הנכון. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הלחמה כל סיכה של כותרת 4 פינים לחוט נירוסטה 2 סנטימטר. בקיצור, מחזיק קצה אחד של החוט לסיכה, למקם מלחם חם על חוט משותף פינים, ולהמס כמה הלחמה כדי להבטיח שרק מספיק הלחמה פועלת בצורה חלקה לתוך המפרק. היזהר שלא להחיל חום רב מדי לפין; אחרת, הפלסטיק סביב הסיכות יתמוססו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הלחמה הקצה החופשי של כל אחד מחוטים 2 מצורפים לכותרת הסיכה לראששל בורג נירוסטה 1.0 מ&quot;מ קוטר. בקיצור, מחזיק את הקצה החופשי של החוט לחוט מתחת לראש הבורג, למקם מלחם חם על חוט המשותף-בורג, ולהמס כמה הלחמה כדי להבטיח שרק מספיק הלחמה פועלת בצורה חלקה לתוך המפרק. 2 חוטים עם ברגים לשמש אלקטרודות הקלטת EEG, ואילו 2 החוטים ללא ברגים לשמש אלקטרודות הקלטת EMG. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש במספריים כדי להסיר את 1 מ&quot;מ של הבידוד בסוף אלקטרודות EMG להגדיל את האיכות של אות EMG. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לגמרי לכסות את כל סיכות המולחמות עם דבק אפוקסי באמצעות בחירת מקל או שן עץ דק כדי להפחית את הרעש החשמלי במהלך הקלטות EEG / EMG. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן כבל לחיבור האלקטרודה עם הטבעת להחליק כמתואר להלן. ניתן לעשות שימוש חוזר בכבלים זה. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הלחמה כל פינים של מחבר FFC / FPC 4 פינים עם חוט של כבל שטוח 30 סנטימטר. בקיצור, להחזיק הסוף הפשיט של החוט לסיכה, למקם מלחם חםעל חוט משותף פינים, ולהמס כמה הלחמה כדי להבטיח שרק מספיק הלחמה פועלת בצורה חלקה לתוך המפרק. הערה: בחר את אורכו של הכבל השטוח שמתאים לגובה של כלוב בעלי החיים המשמש לניסויי הקלטות EEG / EMG. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הלחמה crimp שקעים לקצה החוטים בקצה השני של הכבל השטוח. בקיצור, להחזיק שקע להפריע למנוחה לקצה החופשי הופשט מהתיל, למקם מלחם חם על חוט המשותף-שקע, ולהמס כמה הלחמה כדי להבטיח שרק מספיק הלחמה פועלת בצורה חלקה לתוך המפרק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנס כל crimp שקע לעמדה 4-crimp דיור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לגמרי לכסות את crimp שקעים עם דבק אפוקסי באמצעות בחירת מקל או שן עץ דקה. </li></ol></li></ol> 2. השרשה של אלקטרודות בראש העכבר (משך הפעילות:. כ 20 דקות) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לעקר את כל הכלים כירורגיים במעקר חרוז חם לפני הניתוח. הרדימי עכבר זכר (10 - 20 שבועות, 20 - 30 ז)עם זריקת intraperitoneal של pentobarbital (50 מ&quot;ג / קילוגרם). לאחר בדיקת שהעכבר בהרדמה עמוקה על ידי צביטת הבוהן, לגלח את השיער על הראש והצוואר עם קוצץ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הזז את העכבר למסגרת stereotaxic, ולתקן את הראש בין סורגי אוזן 2. החל וזלין על העיניים כדי למנוע יובש. לנקות את העור-המגולח עם אלכוהול ולחתוך אותו לאורך קו האמצע עם אזמל כדי לחשוף את הגולגולת. קליפ העור כדי לשמור על אזור הניתוח פתוח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> באמצעות חותך קרביד (גודל תרגיל: 0.8 מ&quot;מ קוטר), תרגיל 2 חורים לתוך הגולגולת, אחד מעל האזור בקליפת המוח הקדמי (מ&quot;מ קדמי 1 לגבחת, 1.5 מ&quot;מ לרוחב קו האמצע) והשני על האזור הקודקודית ( קדמי 1 מ&quot;מ למבדה, 1.5 מ&quot;מ לרוחב קו האמצע) של האונה הימנית, לפי קואורדינטות stereotaxic של פקסינוס ופרנקלין. 23 </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> באמצעות מברג של צורף, נירוסטה מקום ברגי הקלטת EEG בחורים ולעשות 2 - 2.5 סיבובים לכל screw למיצוב אפידורל על הקליפה. הערה: אל תכניסו ברגים עמוקים מדי כדי למנוע נזק לרקמת המוח. בדוק שהברגים קבועים בחוזקה על הגולגולת. זה חשוב שיהיה לי אותות EEG יציבים בתקופה של הקלטות מרובות (בדרך כלל, בחודש יותר מ 1) ארוכה. ברגי Wiggly לייצר חפצי EEG ועשויים לרדת לפני סוף לוח הזמנים הניסיוניים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תקן את ההרכבה אלקטרודה (סעיף השווה 1.1, סיכות פנו כלפי מעלה) עם דבק מיידי לגולגולת ולכסות עם מלט שיניים. לעשות חורים בילטרלי קטנים עם מלקחיים בטרפז השרירים (צוואר) והכנס את חוטי נירוסטה המשמשים כאלקטרודות EMG לתוך החורים. לתפור את העור עם חוט משי (0.1 מ&quot;מ קוטר), כדי למנוע חשיפה של השריר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את העכבר מהמסגרת stereotaxic. לנהל אמפיצילין (100 מ&quot;ג / קילוגרם) וmeloxicam (1 מ&quot;ג / קילוגרם) intraperitoneally לעכבר כדי למנוע זיהום חיידקים וכדי להפחית את הכאב לאחר ניתוח, בהתאמה. KeEP העכבר על משטח חום ולנטר אותו עד שהוא חזר להכרה מספיק כדי לשמור על כיבה sternal. בית העכבר בנפרד במהלך התאוששות, כדי למנוע ההסרה של אלקטרודות על ידי בעלי חיים אחרים, ולנהל meloxicam (1 מ&quot;ג / קילוגרם) intraperitoneally ביום הראשון לאחר הניתוח. </li></ol> 3. הקלטה ורכישת EEG / EMG נתונים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר תקופה 1-שבוע התאוששות, בית כל עכבר בנפרד בכלוב ניסיוני ממוקם בתא הקלטה לרעש. לשמור על טמפרטורת סביבה של 23 ± 1 ° C ובאופן אוטומטי לשלוט מחזורים של חושך אור / 12 שעות 12 שעות (אורות בשעה 08:00, עוצמת הארה ~ 100 לוקס). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את ההרכבה אלקטרודה EEG / EMG על ראש העכבר לכבל הקלטה. ודא שכבל ההקלטה מחובר לטבעת להחליק (אשר נועדה כדי שתנועות של העכבר אינן מוגבלות על ידי פיתול של הכבל) ומגבר אות EEG / EMG. EEG מסנן / אותות EMG (EEG, .5-64 הרץ; EMG, 16-64 הרץ), עבר דיגיטציה בקצב דגימה של 128 הרץ על ידי ממיר אנלוגי-לדיגיטלי (A / D) ולבסוף להקליט במחשב פועל תוכנת הקלטת EEG / EMG (כניסה 4 ה &#39;חומרי&#39; השולחן, מלמטה). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להרגיל את העכבר עבור 2 - 3 ימים בתא ההקלטה. אם הקלטת EEG / EMG כוללת ממשלי סמים intraperitoneal, בעדינות להתמודד עם העכבר בכל יום הרגלה בזמן מתן התרופה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בהמשך לכך, להתחיל תוכנת EEG / EMG הקלטה (&quot;חומרים&quot; הטבלה, 4 כניסת ה מלמטה). <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר בכרטיסייה &#39;נתוני קובץ מידע&#39; ולחץ על התיבה שליד שם הקובץ. הזן את שם קובץ ולחץ על &#39;שמור&#39;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר בכרטיסייה &quot;מצב הקלטה &#39;ובחר את כל ערוצי ה- EEG / EMG שיירשמו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר את תדר הדגימה (128 הרץ) בכרטיסייה &#39;מצב הקלטה &quot;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדקו אם הערוצים שנבחרו מוצגים כראוי בהכרטיסיית הדואר &#39;ערוץ מידע &quot;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר בכרטיסייה &#39;הגדרת טיימר&#39; ולחץ על &#39;צג&#39; להצגת EEG וEMG. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדוק אם אותות EEG / EMG מוצגים כראוי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר בכרטיסייה &#39;הגדרת טיימר &quot;ולהגדיר את זמן שעון לתחילת וסיום של ההקלטה באזור&#39; טיימר ראשי &#39;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ על &#39;צג&#39; בכרטיסיית &#39;הגדרת טיימר&#39; כדי להתחיל את ההקלטה. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שיא אותות EEG / EMG תחת בסיס (כלומר., שינה / בעקבות התנהגות של עכבר מתנהג בחופשיות) ותנאי טיפול שונים (לדוגמא., ממשל קפאין או טיפול דמה) במשך כמה ימים. להרדים את העכבר עם זריקת intraperitoneal של pentobarbital (200 מ&quot;ג / קילוגרם) לאחר היום הניסיוני האחרון. </li></ol> 4. ניקוד של התנהגות מדינה בהתבסס על EEG / EMG נתונים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את התוכנה לניתוח EEG / EMG (&quot;חומרים&quot; הטבלה, כניסת 4 th מלמטה). פתח את נתוני ה- EEG / EMG גלם (קובץ .kcd) מיוצרים תחת השלב 3. לחץ על הכרטיסייה &#39;השינה&#39; ובחר זמן אפוק. בחר 10 שניות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ על הלשונית &#39;השינה&#39; ובחר &#39;Multi-הקרנה &quot;להבקיע באופן אוטומטי את כל תקופות של 10 שניות לתוך 3 שלבים (כלומר., NREM ושנת REM, ועירנות) על בסיס אמפליטודות של EEG וEMG וניתוח ספקטרלי הכח של EEG. 3 </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ על &#39;מצב FFT לEEG&#39;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדירו את הפרמטרים לניתוח ספקטרלי הכח [256 נקודות נתון (המקביל ל 2 שניות של EEG), חלון פונקצית Hanning, והממוצע של 5 ספקטרום לעידן]. &#39;אישור&#39; 3 לחץ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ על &#39;התחל&#39; כדי להתחיל הקרנת ההקרנה האוטומטית. פתח את נתוני הבקיע (קובץ .raf). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדוק את התוצאות של הבדיקות אוטומטיות ובמידת צורך, לתקן אותם באופן ידני על בסיס הקריטריונים סטנדרטיים (ראה נציגי תוצאות, איור 1 וטבלה 1 </sטרונג&gt;). 2, 3 בקצרה, לחץ והחזק את מקש עכבר שמאלי על עידן הבקיע בצורה לא נכונה וגרור את הסמן על פני השורה של עידנים הבקיע בצורה לא נכונה. שחרר את לחצן העכבר השמאלי ובחר את מדינת ההתנהגות הנכונה בחלון הקופץ. הערה: לפעמים, תקופות במעבר בין שתי מדינות על המשמר קשות להבקיע באופן חד משמעי למדינה אחת. במקרים כאלה, העידן צריך להיות קלע למדינה, לכאורה, ואותם הקריטריונים צריכים להיות מיושמים על תקופות דומות לאורך כל הניסוי כדי להבטיח שחזור נתונים. </li></ol>

<ol>
	<li>Berger, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=&#220;ber+das+Elektrenkephalogramm+des+Menschen.">&#220;ber das Elektrenkephalogramm des Menschen.</a> Arch. Psych. 87 (1), 527-570 (1929).</li><li>Tobler, I., Deboer, T., Fischer, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sleep+and+sleep+regulation+in+normal+and+prion+protein-deficient+mice.">Sleep and sleep regulation in normal and prion protein-deficient mice.</a> J. Neurosci. 17 (5), 1869-1879 (1997).</li><li>Kohtoh, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Algorithm+for+sleep+scoring+in+experimental+animals+based+on+fast+Fourier+transform+power+spectrum+analysis+of+the+electroencephalogram.">Algorithm for sleep scoring in experimental animals based on fast Fourier transform power spectrum analysis of the electroencephalogram.</a> Sleep Biol. Rhythm. 6 (3), 163-171 (2008).</li><li>Rosenbaum, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Warum m&#252;ssen wir schlafen? : eine neue Theorie des Schlafes. , (1892).</li><li>Kubota, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kuniomi+Ishimori+and+the+first+discovery+of+sleep-inducing+substances+in+the+brain.">Kuniomi Ishimori and the first discovery of sleep-inducing substances in the brain.</a> Neurosci. Res. 6 (6), 497-518 (1989).</li><li>Ishimori, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=True+cause+of+sleep:+a+hypnogenic+substance+as+evidenced+in+the+brain+of+sleep-deprived+animals.">True cause of sleep: a hypnogenic substance as evidenced in the brain of sleep-deprived animals.</a> Tokyo Igakkai Zasshi. 23, 429-457 (1909).</li><li>Legendre, R., Pieron, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recherches+sur+le+besoin+de+sommeil+cons&#233;cutif+&#224;+une+veille+prolong&#233;e.">Recherches sur le besoin de sommeil cons&#233;cutif &#224; une veille prolong&#233;e.</a> Z. Allegem. Physiol. 14, 235-262 (1913).</li><li>Inou&#233;, S., Honda, K., Komoda, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sleep+as+neuronal+detoxification+and+restitution.">Sleep as neuronal detoxification and restitution.</a> Behav. Brain. Res. 69 (1-2), 91-96 (1995).</li><li>Urade, Y., Hayaishi, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prostaglandin+D2+and+sleep/wake+regulation.">Prostaglandin D2 and sleep/wake regulation.</a> Sleep Med. Rev. 15 (6), 411-418 (2011).</li><li>Ueno, R., Ishikawa, Y., Nakayama, T., Hayaishi, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prostaglandin+D2+induces+sleep+when+microinjected+into+the+preoptic+area+of+conscious+rats.">Prostaglandin D2 induces sleep when microinjected into the preoptic area of conscious rats.</a> Biochem. Biophys. Res. Commun. 109 (2), 576-582 (1982).</li><li>Krueger, J. M., Walter, J., Dinarello, C. A., Wolff, S. M., Chedid, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sleep-promoting+effects+of+endogenous+pyrogen+(interleukin-1).">Sleep-promoting effects of endogenous pyrogen (interleukin-1).</a> Am. J. Physiol. 246 (6 Pt 2), R994-R999 (1984).</li><li>Porkka-Heiskanen, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adenosine:+a+mediator+of+the+sleep-inducing+effects+of+prolonged+wakefulness.">Adenosine: a mediator of the sleep-inducing effects of prolonged wakefulness.</a> Science. 276 (5316), 1265-1268 (1997).</li><li>Garcia-Garcia, F., Acosta-Pena, E., Venebra-Munoz, A., Murillo-Rodriguez, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sleep-inducing+factors.">Sleep-inducing factors.</a> CNS Neurol. Disord. Drug. Targets. 8 (4), 235-244 (2009).</li><li>Huitron-Resendiz, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Urotensin+II+modulates+rapid+eye+movement+sleep+through+activation+of+brainstem+cholinergic+neurons.">Urotensin II modulates rapid eye movement sleep through activation of brainstem cholinergic neurons.</a> J. Neurosci. 25 (23), 5465-5474 (2005).</li><li>Wilkins, R. H., Brody, I. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Encephalitis+lethargica.">Encephalitis lethargica.</a> Arch. Neurol. 18 (3), 324-328 (1968).</li><li>von Economo, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Die+encephalitis+lethargica.">Die encephalitis lethargica.</a> Wien. Klin. Wochenschr. 30, 581-585 (1917).</li><li>Moruzzi, G., Magoun, H. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brain+stem+reticular+formation+and+activation+of+the+EEG.">Brain stem reticular formation and activation of the EEG.</a> Electroencephalogr. Clin. Neurophysiol. 1 (4), 455-473 (1949).</li><li>Saper, C. B., Fuller, P. M., Pedersen, N. P., Lu, J., Scammell, T. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sleep+state+switching.">Sleep state switching.</a> Neuron. 68 (6), 1023-1042 (2010).</li><li>Jones, B. E., Krnjevic , K., L, D. e. s. c. a. r. r. i. e. s., S, M. i. r. c. e. a. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Progress in Brain Research. 145, 157-169 (2004).</li><li>Saper, C. B., Scammell, T. E., Lu, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hypothalamic+regulation+of+sleep+and+circadian+rhythms.">Hypothalamic regulation of sleep and circadian rhythms.</a> Nature. 437 (7063), 1257-1263 (2005).</li><li>Fort, P., Bassetti, C. L., Luppi, P. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Alternating+vigilance+states:+new+insights+regarding+neuronal+networks+and+mechanisms.">Alternating vigilance states: new insights regarding neuronal networks and mechanisms.</a> Eur. J. Neurosci. 29 (9), 1741-1753 (2009).</li><li>Lu, J., Sherman, D., Devor, M., Saper, C. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+putative+flip-flop+switch+for+control+of+REM+sleep.">A putative flip-flop switch for control of REM sleep.</a> Nature. 441 (7093), 589-594 (2006).</li><li>Paxinos, G., Franklin, K. B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The mouse brain in stereotaxic coordinates. , (2001).</li><li>Lazarus, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Arousal+effect+of+caffeine+depends+on+adenosine+A2A+receptors+in+the+shell+of+the+nucleus+accumbens.">Arousal effect of caffeine depends on adenosine A2A receptors in the shell of the nucleus accumbens.</a> J. Neurosci. 31 (27), 10067-10075 (2011).</li><li>Huang, Z. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adenosine+A2A,+but+not+A1,+receptors+mediate+the+arousal+effect+of+caffeine.">Adenosine A2A, but not A1, receptors mediate the arousal effect of caffeine.</a> Nat. Neurosci. 8 (7), 858-859 (2005).</li><li>Qu, W. M., Huang, Z. L., Xu, X. H., Matsumoto, N., Urade, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dopaminergic+D1+and+D2+receptors+are+essential+for+the+arousal+effect+of+modafinil.">Dopaminergic D1 and D2 receptors are essential for the arousal effect of modafinil.</a> J. Neurosci. 28 (34), 8462-8469 (2008).</li><li>Huang, Z. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Arousal+effect+of+orexin+A+depends+on+activation+of+the+histaminergic+system.">Arousal effect of orexin A depends on activation of the histaminergic system.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 98 (17), 9965-9970 (2001).</li><li>Xu, Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+mouse+model+mimicking+human+first+night+effect+for+the+evaluation+of+hypnotics.">A mouse model mimicking human first night effect for the evaluation of hypnotics.</a> Pharmacol. Biochem. Behav. 116, 129-136 (2014).</li><li>Cho, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Marine+polyphenol+phlorotannins+promote+non-rapid+eye+movement+sleep+in+mice+via+the+benzodiazepine+site+of+the+GABAA+receptor.">Marine polyphenol phlorotannins promote non-rapid eye movement sleep in mice via the benzodiazepine site of the GABAA receptor.</a> Psychopharmacol. 231 (14), 2825-2837 (2014).</li><li>Liu, Y. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Piromelatine+exerts+antinociceptive+effect+via+melatonin,+opioid,+and+5HT1A+receptors+and+hypnotic+effect+via+melatonin+receptors+in+a+mouse+model+of+neuropathic+pain.">Piromelatine exerts antinociceptive effect via melatonin, opioid, and 5HT1A receptors and hypnotic effect via melatonin receptors in a mouse model of neuropathic pain.</a> Psychopharmacol. 231 (20), 3973-3985 (2014).</li><li>Qu, W. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lipocalin-type+prostaglandin+D+synthase+produces+prostaglandin+D2+involved+in+regulation+of+physiological+sleep.">Lipocalin-type prostaglandin D synthase produces prostaglandin D2 involved in regulation of physiological sleep.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 103 (47), 17949-17954 (2006).</li></ol>

The authors Yujiro Tauguchi and Sayaka Kohtoh are employees of Kissei Comtech Co., Ltd that develops SleepSign software for acquisition and automatic scoring of EEG/EMG data used in this article.

פרוטוקול זה מתאר הגדרה להקלטות EEG / EMG המאפשרת ההערכה של שינה לערויות תחת רעש נמוך, תנאים חסכוניים, ותפוקה גבוהה. בשל גודלו הקטן של מכלול ראש האלקטרודה EEG / EMG, מערכת זו יכולה להיות משולבת עם שתלים אחרים לניסויים תוך-מוחי, כוללים optogenetics (השתלה של סיבים אופטיים) או, בשיתוף ע...

התקדמות טכנית לעתים קרובות זירזה קפיצות מדרגה בהבנה של תהליכים הנוירו-ביולוגיים. לדוגמא, גילויו של הנס ברגר בשינה 1929 כי פוטנציאל חשמלי נרשם מהקרקפת האדם לקח את הצורה של גלי סינוסי, התדירות שהייתה קשור ישירות לרמה של ערנות של הנושא, הוביל להתקדמות מהירה בהבנה של שינה ו רגולציה, היא חיות ובני אדם כאחד. 1 עד היום electroencephlogram (EEG), בשיתוף עם electromyogram (EMG), כלומר., פעילות חשמלית המיוצרת על ידי שרירי שלד, מייצגת את הנתונים &quot;עמוד השדרה&quot; של כמעט כל ניסויים קליניים ו הערכה שמבקשת לתאם התנהגות ופיזיולוגיה עם הפעילות של תאי עצב בקליפת המוח במתנהגים בעלי חיים, כולל בני אדם. ברוב מעבדות מחקר בסיסית שנת הקלטות EEG אלה מבוצעות באמצעות מערכת מבוססת כבל (איור 1) שבו רכש דאתא הוא נתון לא מחובר לניתוח דפוס וקשת [למשל., החלת פורייה מהיר להפוך אלגוריתם (FFT)] כדי לקבוע את מצב הערנות של הנושא מוקלט. 2, 3 שינה מורכבת מהתנועה המהירה את העין (REM) ו שינה עמוקה (NREM). שנת REM מאופיינת במתח נמוך מהיר EEG, תנועות עיניים אקראיות, וחוסר טונוס שרירים, מצב שבו השרירים משותקים ביעילות. שנת REM ידועה גם בשינה פרדוכסלית, כי הפעילות המוחית דומה לזו של ערות, ואילו הגוף הוא מנותק במידה רבה מהמוח ונראה בשינה עמוקה. לעומת זאת, הנוירונים מוטוריים הם מגורה במהלך שנת NREM אבל אין תנועות עיניים. שנת NREM אדם ניתן לחלק ל 4 שלבים, לפי שלב 4 נקרא שינה עמוקה או שינה איטי-גל ומזוהה על ידי גלים גדולים, איטיים מוח עם פעילות דלתא בין 0.5-4 הרץ בEEG. מצד השני, יחידת משנה בין השלבים של שנת NREM בבעלי חיים קטנים יותר, כמו חולדותND עכברים, לא הוקמו, בעיקר משום שאין להם תקופות ארוכות של שינה מאוחדות כפי שניתן לראות בבני אדם. במהלך השנים, ועל בסיס פרשנות EEG, מספר דגמים של רגולציה שינה ו, שני circuit- ומבוסס הלחות, הוצעו. העצבי והבסיס סלולארי של הצורך בשינה, או לחלופין, &quot;כונן שינה,&quot; נשאר לא פתורים, אבל כבר נתפסים כלחץ homeostatic שבונה בתקופת ההתעוררות ומתפזר על ידי שינה. תאוריה אחת היא שגורמי somnogenic אנדוגני לצבור במהלך ערות ושההצטברות ההדרגתית שלהם היא את הבסיס של לחץ homeostatic שינה. בעוד ההשערה הרשמית הראשונה ששינה הוא מוסדרת על ידי גורמי הלחות זוכה לעבודתו של רוזנבאום פורסמה בשינה 1892 4, זה היה 5 Ishimori, 6 ו -7 Pieron שבאופן עצמאי, ולפני למעלה מ -100 שנים, הוכיח את קיומו של כימיקלים קידום שינה. שני החוקרים הציעו, ואכן הוכיחו, כי חומרי hypnogenic או &#39;hypnotoxins&#39; נכחו בנוזל מוח השדרה (CSF) של כלבים-נשלל שינה. 8 במאת השנים האחרונות כמה חומרי hypnogenic משוערים נוספים המעורבים בתהליך homeostatic השינה זוהו (לסקירה, ראה נ&quot;צ. 9), כולל פרוסטגלנדין (PG) D 2, 10 ציטוקינים, 11 אדנוזין, אננדמיד 12, 13 ופפטיד urotensin השני. 14 עבודה ניסויית על ידי 15 אקונומו, 16, Moruzzi וMagoun 17, ואחרים בממצאים בתחילת המאה ו -20 אמצע ה מיוצרים בהשראת תאוריות המבוסס על מעגל של שינה לערויות ו, במידה מסוימת, בצל תיאורית הלחות ששררה אז ב לִישׁוֹן. עד כה, כמה &quot;מודלים מעגל&quot; הוצעו, כל הודיעו על ידי נתונים של משתנה איכות וכמות (לסקירה, ראו נ&quot;צ. 18). מודל אחד, למשל, מציע ששינה איטי גל נוצרה באמצעות עיכוב בתיווך אדנוזין של שחרור אצטילכולין מתאי עצב במוח הקדמי כולינרגית הבסיסי, בעיקר באזור consisiting של הגרעין של האיבר האופקי של הלהקה האלכסונית של ברוקה וinominata substantia. 19 נוסף מודל הפופולרי של רגולציה שינה / בעקבות מתאר מנגנון מתג כפכף על בסיס אינטראקציות הדדיות בין הנוירונים מעכבים וישכנע שינה באזור הקדם-האופטי התיכון ventrolateral ונוירונים וישכנע בעקבות בגזע המוח וההיפותלמוס. 18, 20, 21 יתר על כן, למיתוג ובמתוך שנת REM, אינטראקציה הדדית מעכבת דומה הוצעה לאזורים בגזע המוח, שהוא אפור הגחון periaqueductal, tegmentum פונטיני רוחב, וגרעין sublaterodorsal. 22 ביחד, מודלים אלה הוכיחו יקרים היוריסטיקה ומסגרות פרשניות חשובות העניקו ללימודים בחקר שינה; עם זאת, אתםהבנה מלאה יותר של t מנגנונים המולקולריים ומעגלים המסדירים את מחזור השינה ותדרוש ידע של מרכיביו מלאים יותר. המערכת להקלטת פוליגרפים המפורטות להלן צריכה לסייע במטרה זו.

<table><tbody><tr><td>4-pin header</td><td>Hirose</td><td>A3B-4PA-2DSA(71)</td><td></td></tr><tr><td>Ampicillin</td><td>Meiji Seika</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Analog-to-digital converter</td><td>Contec</td><td>AD16-16U(PCIEV)</td><td></td></tr><tr><td>Caffeine</td><td>Sigma</td><td>C0750</td><td></td></tr><tr><td>Carbide cutter</td><td>Minitor</td><td>B1055</td><td></td></tr><tr><td>Crimp housing</td><td>Hirose</td><td>DF11-4DS-2C</td><td></td></tr><tr><td>Crimp socket</td><td>Hirose</td><td>DF11-30SC</td><td></td></tr><tr><td>Dental cement (Toughron Rebase)</td><td>Miki Chemical Product</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Epoxy adhesive</td><td>Konishi</td><td>#16351</td><td></td></tr><tr><td>FFC/FPC connector</td><td>Honda Tsushin Kogyo</td><td>FFC-10BMEP1(B)</td><td></td></tr><tr><td>Flat cable</td><td>Hitachi Cable</td><td>20528-ST LF</td><td></td></tr><tr><td>Instant glue (Aron Alpha A)</td><td>Toagosei</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Meloxicam</td><td>Boehringer Ingelheim</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Pentobarbital</td><td>Kyoritsu Seiyaku</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Signal amplifier</td><td>Biotex</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Sleep recording chamber</td><td>APL</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>SleepSign software</td><td>Kissei Comtec</td><td>N/A</td><td>for EEG/EMG recording/analysis</td></tr><tr><td>Slip ring</td><td>Biotex</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Stainless steel screw</td><td>Yamazaki</td><td>N/A</td><td>&amp;phi;1.0 &amp;times; 2.0</td></tr><tr><td>Stainless steel wire</td><td>Cooner Wire</td><td>AS633</td><td></td></tr></tbody></table>

polygraphic recording procedure for measuring sleep in mice

Recording of the epidural electroencephalogram (EEG) and electromyogram (EMG) in small animals, like mice and rats, has been pivotal to study the homeodynamics and circuitry of sleep-wake regulation. In many laboratories, a cable-based sleep recording system is used to monitor the EEG and EMG in freely behaving mice in combination with computer software for automatic scoring of the vigilance states on the basis of power spectrum analysis of EEG data. A description of this system is detailed herein. Steel screws are implanted over the frontal cortical area and the parietal area of 1 hemisphere for monitoring EEG signals. In addition, EMG activity is monitored by the bilateral placement of wires in both neck muscles. Non-rapid eye movement (Non-REM; NREM) sleep is characterized by large, slow brain waves with delta activity below 4 Hz in the EEG, whereas a shift from low-frequency delta activity to a rapid low-voltage EEG in the theta range between 6 and 10 Hz can be observed at the transition from NREM to REM sleep. By contrast, wakefulness is identified by low- to moderate-voltage brain waves in the EEG trace and significant EMG activity.

איור 1 מדגים דוגמאות של EEG העכבר במדינות ערנות השונות. כפי שניתן לראות בטבלה 1, תקופות מסווגות כשנת NREM אם EEG תערוכות גלים גדולים, איטיים מוח עם קצב דלתא מתחת ל -4 הרץ ויש EMG רק אות חלשה או לא. תקופות מסווגות כשנת REM אם EEG תערוכות גלי מוח במ...

Watch this Scientific Journal Video about Polygraphic Recording Procedure for Measuring Sleep in Mice at JoVE.com

Polygraphic Recording Procedure for Measuring Sleep in Mice

The recording of electroencephalogram (EEG) and electromyogram (EMG) in freely behaving mice is a critical step to correlate behavior and physiology with sleep and wakefulness. The experimental protocol described herein provides a cable-based system for acquiring EEG and EMG recordings in mice.

נוהל הקלטת פוליגרפים למדידת שינה בעכברים

Recording of the epidural electroencephalogram (EEG) and electromyogram (EMG) in small animals, like mice and rats, has been pivotal to study the ...

polygraphic-recording-procedure-for-measuring-sleep-in-mice

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Anatomy and Physiology

Neuroscience

Unit 1

Functions of the Central and Peripheral Nervous System

SCIENTISTS IN ACTION

23.4K Views.  University of Tsukuba. The recording of electroencephalogram (EEG) and electromyogram (EMG) in freely behaving mice is a critical step to correlate behavior and physiology with sleep and wakefulness. The experimental protocol described herein provides a cable-based system for acquiring EEG and EMG recordings in mice.

Video: Polygraphic Recording Procedure for Measuring Sleep in Mice

Manipulation of Epileptiform Electrocorticograms (ECoGs) and Sleep in Rats and Mice by Acupuncture

Ancient Chinese literature has documented that acupuncture possesses efficient therapeutic effects on epilepsy and insomnia. There is, however, little research to reveal the possible mechanisms behind these effects. To investigate the effect of acupuncture on epilepsy and sleep, several issues need to be addressed. The first is to identify the acupoints, which correspond between humans, rats, and mice. Furthermore, the depth of insertion of the acupuncture needle, the degree of needle twist in manual needle acupuncture, and the stimulation parameters for electroacupuncture (EA) need to be determined. To evaluate the effects of acupuncture on epilepsy and sleep, a feasible model of epilepsy in rodents is required. We administer pilocarpine into the left central nucleus of the amygdala (CeA) to simulate focal temporal lobe epilepsy (TLE) in rats. Intraperitoneal (IP) injection of pilocarpine induces generalized epilepsy and status epilepticus (SE) in rats. Five IP injections of pentylenetetrazol (PTZ) with a one-day interval between each injection successfully induces spontaneous generalized epilepsy in mice. Recordings of electrocorticograms (ECoGs), electromyograms (EMGs), brain temperature, and locomotor activity are used for sleep analysis in rats, while ECoGs, EMGs, and locomotor activity are employed for sleep analysis in mice. ECoG electrodes are implanted into the frontal, parietal, and contralateral occipital cortices, and a thermistor is implanted above the cerebral cortex by stereotactic surgery. EMG electrodes are implanted into the neck muscles, and an infrared detector determines locomotor activity. The criteria for categorizing vigilance stages, including wakefulness, rapid eye movement (REM) sleep, and non-REM (NREM) sleep are based on information from ECoGs, EMGs, brain temperature, and locomotor activity. Detailed classification criteria are stated in the text.

Manipulation of Epileptiform Electrocorticograms ECoGs and Sleep in Rats and Mice by Acupuncture

This paper demonstrates the performance of acupuncture, epilepsy models, and the analysis of sleep in rodents. The acupuncture procedure and the identification of acupoints are described. Pilocarpine or pentylenetetrazol (PTZ) is used to induce epilepsy. Electrocorticogram (ECoG), electromyogram (EMG), brain temperature, and locomotor activity recordings are employed for sleep analysis.

מניפולציה של Epileptiform Electrocorticograms (ECoGs) ולישון חולדות ועכברים ידי דיקור

Ancient Chinese literature has documented that acupuncture possesses efficient therapeutic effects on epilepsy and insomnia. There is, however, little ...

Behavior

Noninvasive, High-throughput Determination of Sleep Duration in Rodents

Traditionally, sleep is monitored by an electroencephalogram (EEG). EEG studies in rodents require surgical implantation of the electrodes followed by a long recovery period. To perform an EEG recording, the animal is connected to a receiver, creating an unnatural tether to the head-mount. EEG monitoring is time consuming, carries risk to the animal, and is not a completely natural setting for the measurement of sleep. Alternative methods to detect sleep, particularly in a high-throughput fashion, would greatly advance the field of sleep research. Here, we describe a validated method for detecting sleep via activity-based home-cage monitoring. Previous studies have shown that sleep assessed via this method has a high degree of agreement with sleep defined by traditional EEG-based measures. Whereas this method is validated for total sleep time, it is important to note that sleep bout duration should be assessed by an EEG which has better temporal resolution. The EEG can also differentiate rapid eye movement (REM) and non-REM sleep, giving more detail about the exact nature of sleep. Nevertheless, activity-based sleep determination can be used to analyze multiple days of undisturbed sleep and to assess sleep as a response to an acute event (like stress). Here, we show the power of this system to detect the response of mice to daily intraperitoneal injections.

We describe a high-throughput method of measuring sleep by means of activity-based home-cage monitoring. This method offers advantages over traditional EEG-based methods. It is well validated for the determination of total sleep duration and can be a powerful tool to monitor sleep in rodent models of human disease.

נחישותם לא פולשנית, תפוקה גבוהה של משך השינה בחולדות

Traditionally, sleep is monitored by an electroencephalogram (EEG). EEG studies in rodents require surgical implantation of the electrodes followed by a ...

A High-performance Liquid Chromatography Measurement of Kynurenine and Kynurenic Acid: Relating Biochemistry to Cognition and Sleep in Rats

The kynurenine pathway (KP) of tryptophan degradation has been implicated in psychiatric disorders. Specifically, the astrocyte-derived metabolite kynurenic acid (KYNA), an antagonist at both N-methyl-d-aspartate (NMDA) and &#945;7 nicotinic acetylcholine (&#945;7nACh) receptors, has been implicated in cognitive processes in health and disease. As KYNA levels are elevated in the brains of patients with schizophrenia, a malfunction at the glutamatergic and cholinergic receptors is believed to be causally related to cognitive dysfunction, a core domain of the psychopathology of the illness. KYNA may play a pathophysiologically significant role in individuals with schizophrenia. It is possible to elevate endogenous KYNA in the rodent brain by treating animals with the direct bioprecursor kynurenine, and preclinical studies in rats have demonstrated that acute elevations in KYNA may impact their learning and memory processes. The current protocol describes this experimental approach in detail and combines a) a biochemical analysis of blood kynurenine levels and brain KYNA formation (using high-performance liquid chromatography), b) behavioral testing to probe the hippocampal-dependent contextual memory (passive avoidance paradigm), and c) an assessment of sleep-wake behavior [telemetric recordings combining electroencephalogram (EEG) and electromyogram (EMG) signals] in rats. Taken together, a relationship between elevated KYNA, sleep, and cognition is studied, and this protocol describes in detail an experimental approach to understanding function outcomes of kynurenine elevation and KYNA formation in vivo in rats. Results obtained through variations of this protocol will test the hypothesis that the KP and KYNA serve pivotal roles in modulating sleep and cognition in health and disease states.

Alterations in the kynurenine pathway (KP) neuroactive metabolites are implicated in psychiatric illnesses. Investigating the functional outcomes of an altered kynurenine pathway metabolism in vivo in rodents may help elucidate novel therapeutic approaches. The current protocol combines biochemical and behavioral approaches to investigate the impact of an acute kynurenine challenge in rats.

יחידת מידה כרומטוגרפיה נוזלית ביצועים גבוהים Kynurenine וחומצה Kynurenic: ביוכימיה הנוגעים קוגניציה ולישון אצל חולדות

The kynurenine pathway (KP) of tryptophan degradation has been implicated in psychiatric disorders. Specifically, the astrocyte-derived metabolite ...

Quantifying Infra-slow Dynamics of Spectral Power and Heart Rate in Sleeping Mice

Three vigilance states dominate mammalian life: wakefulness, non-rapid eye movement (non-REM) sleep, and REM sleep. As more neural correlates of behavior are identified in freely moving animals, this three-fold subdivision becomes too simplistic. During wakefulness, ensembles of global and local cortical activities, together with peripheral parameters such as pupillary diameter and sympathovagal balance, define various degrees of arousal. It remains unclear the extent to which sleep also forms a continuum of brain states-within which the degree of resilience to sensory stimuli and arousability, and perhaps other sleep functions, vary gradually-and how peripheral physiological states co-vary. Research advancing the methods to monitor multiple parameters during sleep, as well as attributing to constellations of these functional attributes, is central to refining our understanding of sleep as a multifunctional process during which many beneficial effects must be executed. Identifying novel parameters characterizing sleep states will open opportunities for novel diagnostic avenues in sleep disorders.
We present a procedure to describe dynamic variations of mouse non-REM sleep states via the combined monitoring and analysis of electroencephalogram (EEG)/electrocorticogram (ECoG), electromyogram (EMG), and electrocardiogram (ECG) signals using standard polysomnographic recording techniques. Using this approach, we found that mouse non-REM sleep is organized into cycles of coordinated neural and cardiac oscillations that generate successive 25-s intervals of high and low fragility to external stimuli. Therefore, central and autonomic nervous systems are coordinated to form behaviorally distinct sleep states during consolidated non-REM sleep. We present surgical manipulations for polysomnographic (i.e., EEG/EMG combined with ECG) monitoring to track these cycles in the freely sleeping mouse, the analysis to quantify their dynamics, and the acoustic stimulation protocols to assess their role in the likelihood of waking up. Our approach has already been extended to human sleep and promises to unravel common organizing principles of non-REM sleep states in mammals.

Here, we present experimental and analytical procedures to describe the temporal dynamics of the neural and cardiac variables of non-REM sleep in mice, which modulate sleep responsiveness to acoustic stimuli.

כימות אינפרה איטית דינמיקה של הספק ספקטרלי ואת קצב הלב בעכברים שינה

Three vigilance states dominate mammalian life: wakefulness, non-rapid eye movement (non-REM) sleep, and REM sleep. As more neural correlates of behavior ...

Optogenetic Manipulation of Neural Circuits During Monitoring Sleep/wakefulness States in Mice

In recent years, optogenetics has been widely used in many fields of neuroscientific research. In many cases, an opsin, such as channel rhodopsin 2 (ChR2), is expressed by a virus vector in a particular type of neuronal cells in various Cre-driver mice. Activation of these opsins is triggered by application of light pulses which are delivered by laser or LED through optic cables, and the effect of activation is observed with very high time resolution. Experimenters are able to acutely stimulate neurons while monitoring behavior or another physiological outcome in mice. Optogenetics can enable useful strategies to evaluate function of neuronal circuits in the regulation of sleep/wakefulness states in mice. Here we describe a technique for examining the effect of optogenetic manipulation of neurons with a specific chemical identity during electroencephalogram (EEG) and electromyogram (EMG) monitoring to evaluate the sleep stage of mice. As an example, we describe manipulation of GABAergic neurons in the bed nucleus of the stria terminalis (BNST). Acute optogenetic excitation of these neurons triggers a rapid transition to wakefulness when applied during NREM sleep. Optogenetic manipulation along with EEG/EMG recording can be applied to decipher the neuronal circuits that regulate sleep/wakefulness states.

Here, we describe methods of optogenetic manipulation of particular types of neurons during monitoring of sleep/wakefulness states in mice, presenting our recent work on the bed nucleus of the stria terminalis as an example.

מניפולציה אלקטרואופטיקה של מעגלים עצביים בזמן ניטור שינה/ערות מדינות עכברים

In recent years, optogenetics has been widely used in many fields of neuroscientific research. In many cases, an opsin, such as channel rhodopsin 2 ...

Computer-based Multitaper Spectrogram Program for Electroencephalographic Data

Current web resources provide limited, user friendly tools to compute spectrograms for visualizing and quantifying electroencephalographic (EEG) data. This paper describes a Windows-based, open source code for creating EEG multitaper spectrograms. The compiled program is accessible to Windows users without software licensing. For Macintosh users, the program is limited to those with a MATLAB software license. The program is illustrated via EEG spectrograms that vary as a function of states of sleep and wakefulness, and opiate-induced alterations in those states. The EEGs of C57BL/6J mice were wirelessly recorded for 4 h after intraperitoneal injection of saline (vehicle control) and antinociceptive doses of morphine, buprenorphine, and fentanyl. Spectrograms showed that buprenorphine and morphine caused similar changes in EEG power at 1&#8722;3 Hz and 8&#8722;9 Hz. Spectrograms after administration of fentanyl revealed maximal average power bands at 3 Hz and 7 Hz. The spectrograms unmasked differential opiate effects on EEG frequency and power. These computer-based methods are generalizable across drug classes and can be readily modified to quantify and display a wide range of rhythmic biological signals.

This protocol provides an open source, compiled MATLAB program that generates multitaper spectrograms for electroencephalographic data.

תוכנית ספקטרוגרמה מרובת להתחל במחשב לקבלת נתונים אלקטרונצלוגרפיים

Current web resources provide limited, user friendly tools to compute spectrograms for visualizing and quantifying electroencephalographic (EEG) data. ...

Analyzing Long-Term Electrocardiography Recordings to Detect Arrhythmias in Mice

Arrhythmias are common, affecting millions of patients worldwide. Current treatment strategies are associated with significant side effects and remain ineffective in many patients. To improve patient care, novel and innovative therapeutic concepts causally targeting arrhythmia mechanisms are needed. To study the complex pathophysiology of arrhythmias, suitable animal models are necessary, and mice have been proven to be ideal model species to evaluate the genetic impact on arrhythmias, to investigate fundamental molecular and cellular mechanisms, and to identify potential therapeutic targets.
Implantable telemetry devices are among the most powerful tools available to study electrophysiology in mice, allowing continuous ECG recording over a period of several months in freely moving, awake mice. However, due to the huge number of data points (&gt;1 million QRS complexes per day), analysis of telemetry data remains challenging. This article describes a step-by-step approach to analyze ECGs and to detect arrhythmias in long-term telemetry recordings using the software, Ponemah, with its analysis modules, ECG Pro and Data Insights, developed by Data Sciences International (DSI). To analyze basic ECG parameters, such as heart rate, P wave duration, PR interval, QRS interval, or QT duration, an automated attribute analysis was performed using Ponemah to identify P, Q, and T waves within individually adjusted windows around detected R waves. 
Results were then manually reviewed, allowing adjustment of individual annotations. The output from the attribute-based analysis and the pattern recognition analysis was then used by the Data Insights module to detect arrhythmias. This module allows an automatic screening for individually defined arrhythmias within the recording, followed by a manual review of suspected arrhythmia episodes. The article briefly discusses challenges in recording and detecting ECG signals, suggests strategies to improve data quality, and provides representative recordings of arrhythmias detected in mice using the approach described above.

Here we present a step-by-step protocol for a semiautomated approach to analyze murine long-term electrocardiography (ECG) data for basic ECG parameters and common arrhythmias. Data are obtained by implantable telemetry transmitters in living and awake mice and analyzed using Ponemah and its analysis modules.

ניתוח הקלטות אלקטרוקרדיוגרפיה ארוכות טווח לאיתור הפרעות קצב בעכברים

Arrhythmias are common, affecting millions of patients worldwide. Current treatment strategies are associated with significant side effects and remain ...

Medicine

רישום LFP במוח עכבר למחקר קוגניטיבי וניתוח תרופות

Dual Extracellular Recordings in the Mouse Hippocampus and Prefrontal Cortex

The technique of recording local field potentials (LFPs) is an electrophysiological method used to measure the electrical activity of localized neuronal populations. It serves as a crucial tool in cognitive research, particularly in brain regions like the hippocampus and prefrontal cortex. Dual LFP recordings between these areas are of particular interest as they allow the exploration of interregional signal communication. However, methods for performing these recordings are rarely described, and most commercial recording devices are either expensive or lack adaptability to accommodate specific experimental designs. This study presents a comprehensive protocol for performing dual-electrode LFP recordings in the mouse hippocampus and the prefrontal cortex to investigate the effects of antipsychotic drugs and potassium channel modulators on LFP properties in these areas. The technique enables the measurement of LFP properties, including power spectra within each brain region and coherence between the two. Additionally, a low-cost, custom-designed recording device has been developed for these experiments. In summary, this protocol provides a means to record signals with high signal-to-noise ratios in different brain regions, facilitating the investigation of interregional information communication within the brain.

מחבר זרקור: חקר השפעות תרופות על אותות מוחיים באמצעות פרוטוקול רישום LFP כפול בעכברים

This protocol outlines the use of a custom-designed recording device and electrodes to record local field potentials and investigate information flow in the mouse hippocampus and prefrontal cortex.

הקלטות חוץ-תאיות כפולות בהיפוקמפוס העכבר ובקליפת המוח הקדם-מצחית

The technique of recording local field potentials (LFPs) is an electrophysiological method used to measure the electrical activity of localized neuronal ...

נוהל הקלטת פוליגרפים למדידת שינה בעכברים

Summary

Explore More Videos

Chapters in this video

מניפולציה של Epileptiform Electrocorticograms (ECoGs) ולישון חולדות ועכברים ידי דיקור

נחישותם לא פולשנית, תפוקה גבוהה של משך השינה בחולדות

יחידת מידה כרומטוגרפיה נוזלית ביצועים גבוהים Kynurenine וחומצה Kynurenic: ביוכימיה הנוגעים קוגניציה ולישון אצל חולדות

כימות אינפרה איטית דינמיקה של הספק ספקטרלי ואת קצב הלב בעכברים שינה

מניפולציה אלקטרואופטיקה של מעגלים עצביים בזמן ניטור שינה/ערות מדינות עכברים

תוכנית ספקטרוגרמה מרובת להתחל במחשב לקבלת נתונים אלקטרונצלוגרפיים

ניתוח הקלטות אלקטרוקרדיוגרפיה ארוכות טווח לאיתור הפרעות קצב בעכברים

הקלטות חוץ-תאיות כפולות בהיפוקמפוס העכבר ובקליפת המוח הקדם-מצחית

הקלטות חוץ-תאיות כפולות בהיפוקמפוס העכבר ובקליפת המוח הקדם-מצחית

הקלטות חוץ-תאיות כפולות בהיפוקמפוס העכבר ובקליפת המוח הקדם-מצחית