Name: noninvasive, high-throughput determination of sleep duration in rodents
Uploaded: 2018-04-18T15:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 33 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Noninvasive, High-throughput Determination of Sleep Duration in Rodents at JoVE.com

Yazarlar NIH Fellows Yayın Kurulu yayın onların yardım için kabul etmek istiyorum. Bu araştırma NIMH (Ziya MH00889) Intramural araştırma programı tarafından finanse edildi. RMS FRAXA doktora sonrası bursu tarafından da desteklenmiştir.

Tüm yordamlar Ulusal Enstitüsü ruh sağlığı hayvan bakımı ve kullanımı Komitesi tarafından onaylanmış ve ulusal sağlık kuralları Enstitüleri bakım ve hayvanların kullanımı uygun olarak gerçekleştirilen.
1. uyku algılama birimleri ayarlama
<ol><li>İstenen sayıda birimleri ve yazılım satın alabilirsiniz.</li>
	<li>İzleme sistemleri ayarlamak için yönergeleri izleyin.<ol>
<li>Bir verici ters bir Dedektör hizalayın. Kızılötesi ışınları içe doğru bakacak şekilde ve aynı yükseklikte hizalandığından emin olun.</li>
		<li>Sağlanan vidaları metal stand istenilen yükseklikte dedektörleri ve yayıcılar konumlandırmak için kullanın. Bu yükseklik, böylece kafes yatak kızılötesi ışınları düzeyinin altında ama ışın hayvanın bir etkinlik tespit için uygun yükseklikte ayarlanmalıdır. Bu 27 cm × 32 cm iç alanı oluşturur (10.625 × 12.75 inç).<ol>
<li>Daha fazla vida gerekiyorsa, satın alma daha bir donanım mağaza (Pan kafa vida 6-32 ¼).</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
	<li>Her Dedektör her verici ile bağlayın. Yayıcıyı alıcıya bağlı sağlanan hub takın. Bu x ve y uçaklar için gerçekleştirin. Tüm kurulumları için bu adımı yineleyin.</li>
	<li>Alıcı sağlanan USB hub'ına sahip bir bilgisayara bağlayın.</li>
</ol>2. yazılım kurulumu
<ol><li>Analiz yazılımı yükleyin ve varsayılan olarak sağlanan donanım yapılandırma dosyasını seçin. Donanım yapılandırma dosyası yalnızca şirket tarafından değiştirilmelidir.</li>
	<li>Dosyasını tıklatın | Açın deney yapılandırma. Varsayılan deneme yapılandırması açın.</li>
	<li>Deneyi tıklatın | Özellikleri.</li>
	<li>Değiştir'i tıklatın tarama sekmesini oranı tarama 10'a s.</li>
	<li>Değiştir'i tıklatın etkinlik sekmesini etkinlik örnekleme oranı 10'a s.</li>
	<li>Dosyasını tıklatın | Deney farklı kaydet gelecekteki deneyler için bu yapılandırma ayarlarını kaydetmek için.</li>
</ol>3. hayvan Kur
<ol><li>Tek başına 31 cm (12.25 inç) uzun ve 16,5 cm (6,5 inç) geniş temiz kafes farelerde ev. Yatak kadar bina ve kirişler tıkayan fare engellemek için 3 mm derinlikte yatak kullanın. Fareler için ek iç içe geçmiş malzeme sağlar.</li>
	<li>Fareler gıda erişim sağlamak ve kafes kirişler yolu dışında üst duruyor bir tel besleyici aracılığıyla ad libitum su. Gerekirse, gıda Dolum ve kafesleri çalışma süresi boyunca her 3-5 günde değiştiğinde su şişeleri değiştirin.</li>
	<li>Fare kafesin içinde bu kirişler için tam kapsama yaklaşık yarısı duruyor sağlanması kurmak Kızılötesi ışın hizalayın.</li>
	<li>Işık karanlık oda döngüsünü normal konut koşullarını farelerin ışık karanlık döngüsünü yansıtmak veya istediğiniz gibi deney üzerinde dayalı değiştirmek için ayarlanır emin olun.</li>
</ol>4. hazırlama ve iğne ilaç
<ol><li>Steril su ve steril cyclodextrin elde edilir.</li>
	<li>Tüm enjeksiyonlar için 1 mL şırınga 25.5-30,5 G Hipodermik İğne ile kullanın. Yeni steril iğne ve şırınga her fare için kullanılmalıdır.</li>
	<li>İğne arasındaki süreyi azaltmak için tüm şırınga önceden bir araya getirin.</li>
	<li>Cyclodextrin enjeksiyon için: cyclodextrin 3 g 10 mL % 30 cyclodextrin çözüm yapmak için su ekleyerek cyclodextrin çözüm hazırlamak.</li>
	<li>0.3 mL serum fizyolojik veya cyclodextrin IP enjeksiyon yoluyla yönetmek.</li>
</ol>5. kayıt uyku için yazılım
<ol><li>Varsayılan donanım yapılandırma dosyasını açın.</li>
	<li>Dosyasını tıklatın | Açın deney yapılandırma. İstenen açın veya varsayılan yapılandırma deneme.</li>
	<li>Deneyi tıklatın | Kur.<ol>
<li>Veri dosyasını kaydetmek istediğiniz konumu yanı sıra yedek dosyasını kaydetmek için bir konum belirleyin. Yazılım veri dosyası Program dosyaları belirli program klasörü altında depolanması gerekir. Not: verilen bu bazı bilgisayarlarda Program Files hassas olarak görüntülemek, veri dosyasına erişimi deneyden sonra mümkün olmayabilir. Bu nedenle, bu yedek dosyasını başka bir, hassas olmayan alan için yerel bilgisayar üzerinde kaydetmek için tavsiye edilir.</li>
		<li>Hayvan belirlemek kimliği her uyku odası ve istenirse hayvan ağırlığını girin. Eğer bir oda deneyde kullanılan değil, kutuyu işaretleri kaldırarak bu odası devre dışı bırakılır. Kimlik bilgileri girildikten sonra bitti' yi tıklatın.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Dosyasını tıklatın | Deneme olarak kaydedin deneme yapılandırmasına istenen dosya adıyla kaydetmek için.</li>
	<li>Deneyi tıklatın | Çalıştırmak ya da Kayýt iþlemini baþlatmak için F5'e . 10 s dönem tüm odaları faaliyeti tespit ediyor emin olmak için bekleyin. Hayvanlar sadece enjekte edildi gibi bu hayvanlar kızılötesi ışınları tarafından algılanması için yeterli hareket edilecektir muhtemeldir.<ol>
<li>Hiçbir etkinlik algılarsa, el ile kirişler hareket almak emin olmak için fare kafesi Hareket etmemeye çalış. Sorun gidermeye devam edin veya faaliyet hala kayıtlı değildir Eğer bir çalışma odasına taşıyın. Not: en kısa zamanda enjeksiyonları bitmiş deneme çalıştırın.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Bilgisayar ekranları ışığı engellemek için opak bir kapak ile kapak. Etkinlik metre yanıp sönen ışıkları kapat.</li>
	<li>Deneme için 24 Saat çalıştırın. Not: zaman iğne yerine getirilmesi nedeniyle, bu bir tam 24 h olmayacaktır. Enjeksiyonları yapmanız her gün aynı anda gerçekleştirilmesi gerekiyor. Uyku sırasında enjeksiyonları kaydedilmesi gereken değil.</li>
	<li>Ertesi gün, enjeksiyon, zaman'ı tıklatın deneme | Durdurmak Kayýt iþlemini bitirmek için. Dosyasını tıklatın | İhracat | Konu CSVs oluşturmak her fare için ham veri toplamak için. Not: Bu, yani hemen bunu verip bilgisayar işlerken enjeksiyonlar için devam etmek için biraz zaman alabilir.</li>
	<li>Dosyasını tıklatın | İhracat | Uyku ham açarak her deney uyku dosyasını dışarı aktarmak için. Yazılımın yüklü olduğu herhangi bir bilgisayarda CDTA veri dosyası.<ol>
<li>Algılama parametreleri etkinlik kaynakaltında x ve y kutuları işaretli olduğundan emin olun.</li>
		<li>Uyku eşik döneminialtında 4 dönemini seçili olduğuna emin olun.</li>
		<li>Uyku eşik faaliyet eşikaltında 0 sayar seçili olduğuna emin olun.</li>
		<li>Açık/koyu döngüsüaltında açık/koyu döngüsü için uygun zaman kontrol edin.</li>
		<li>Analiz pencerealtında analiz için istediğiniz zamanı seçin. Enjeksiyon çalışmalar söz konusu olduğunda, gün varsayılan bırakın. Başlangıç saati ExpSTART ayarlayın. Süre belgili tanımlık bilgisayar yazılımı-ebilmek kılınmak için en fazla 72 h 24 h analizi kullanarak için 24:00 olarak ayarlayın.</li>
		<li>Verileri vermek için zaman kazanmak için yapılandırmayı kaydedin.</li>
		<li>Güncelleştir' i tıklatın.</li>
		<li>CSV dosyası oluştur'ı tıklatın ve dosyayı istediğiniz konuma kaydedin.</li>
	</ol>
</li>
</ol>6. veri analizi
<ol><li>Her kayıt oturumu için uyku dosyasını açın. Konu kimliği atamak için konu kimliğini belirlemek her odası için bireysel CSV dosyasını açın TOT uyku snsn hem ışık ve karanlık aşamaları tüm hayvanlar için kaydedin.<ol>
<li>Kayıt başarısız işaret ederek tutarsızlıklar için tek özne CSV dosyasını denetleyin. Yüksek ışın sayar bir düzlemde algılanır ama yok sayar diğer uçağa gözlenen ışın başarısızlık gösterir. Not: "% açık ve koyu aşamaları için uyku" açık ve koyu aşamaları içerir toplam kayıt döneminde hesaplanır. 12 h açık/koyu devredir, bu sayı "sleeping" % 12 h ışık veya karanlık faz almak için 2 ile çarpın. Verilen bu enjeksiyon çalışmaları tam için 24 h, hesaplanan gitmedi "% uyumak" doğru değil. Doğru oluşturmak için tarafından "TOT uyku snsn" Böl "% uyku", "deneme süre: snsn," 2 ile çarpın ve sonra yüzde 100 ile çarpmak. Işık aşamasında enjeksiyonları gerçekleştirdiyseniz, sadece ışık aşama bu şekilde ayarlanması gerekir.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Farklı gün ve aşamalar birbirleriyle karşılaştırılan beri yüzde uyku süresi her aşamasında ve her gün için analiz.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Picchioni, D., Reith, R. M., Nadel, J. L., Smith, 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=Sleep,+plasticity+and+the+pathophysiology+of+neurodevelopmental+disorders:+the+potential+roles+of+protein+synthesis+and+other+cellular+processes.">Sleep, plasticity and the pathophysiology of neurodevelopmental disorders: the potential roles of protein synthesis and other cellular processes.</a> Brain sciences. 4, 150-201 (2014).</li><li>Ingvar, M. C., Maeder, P., Sokoloff, L., Smith, 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=The+effects+of+aging+on+local+rates+of+cerebral+protein+synthesis+in+rats.">The effects of aging on local rates of cerebral protein synthesis in rats.</a> Monographs in neural sciences. 11, 47-50 (1984).</li><li>Pack, A. I., 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=Novel+method+for+high-throughput+phenotyping+of+sleep+in+mice.">Novel method for high-throughput phenotyping of sleep in mice.</a> Physiological genomics. 28, 232-238 (2007).</li><li>Sare, R. 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=Deficient+Sleep+in+Mouse+Models+of+Fragile+X+Syndrome.">Deficient Sleep in Mouse Models of Fragile X Syndrome.</a> Front Mol Neurosci. 10, (2017).</li><li>Alvarez, G. G., Ayas, N. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+impact+of+daily+sleep+duration+on+health:+a+review+of+the+literature.">The impact of daily sleep duration on health: a review of the literature.</a> Progress in cardiovascular nursing. 19, 56-59 (2004).</li><li>Kincheski, G. C., 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=Chronic+sleep+restriction+promotes+brain+inflammation+and+synapse+loss,+and+potentiates+memory+impairment+induced+by+amyloid-beta+oligomers+in+mice.">Chronic sleep restriction promotes brain inflammation and synapse loss, and potentiates memory impairment induced by amyloid-beta oligomers in mice.</a> Brain, behavior, and immunity. 64, 140-151 (2017).</li><li>Sare, R. M., Levine, M., Hildreth, C., Picchioni, D., Smith, 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=Chronic+sleep+restriction+during+development+can+lead+to+long-lasting+behavioral+effects.">Chronic sleep restriction during development can lead to long-lasting behavioral effects.</a> Physiology &amp; behavior. 155, 208-217 (2015).</li><li>Moretti, P., Bouwknecht, J. A., Teague, R., Paylor, R., Zoghbi, H. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Abnormalities+of+social+interactions+and+home-cage+behavior+in+a+mouse+model+of+Rett+syndrome.">Abnormalities of social interactions and home-cage behavior in a mouse model of Rett syndrome.</a> Human molecular genetics. 14, 205-220 (2005).</li><li>Guzman, M. 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=Mice+with+selective+elimination+of+striatal+acetylcholine+release+are+lean,+show+altered+energy+homeostasis+and+changed+sleep/wake+cycle.">Mice with selective elimination of striatal acetylcholine release are lean, show altered energy homeostasis and changed sleep/wake cycle.</a> Journal of neurochemistry. 124, 658-669 (2013).</li><li>Vecsey, C. G., 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=Daily+acclimation+handling+does+not+affect+hippocampal+long-term+potentiation+or+cause+chronic+sleep+deprivation+in+mice.">Daily acclimation handling does not affect hippocampal long-term potentiation or cause chronic sleep deprivation in mice.</a> Sleep. 36, 601-607 (2013).</li><li>Bogdanik, L. P., Chapman, H. D., Miers, K. E., Serreze, D. V., Burgess, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+MusD+retrotransposon+insertion+in+the+mouse+Slc6a5+gene+causes+alterations+in+neuromuscular+junction+maturation+and+behavioral+phenotypes.">A MusD retrotransposon insertion in the mouse Slc6a5 gene causes alterations in neuromuscular junction maturation and behavioral phenotypes.</a> PloS one. 7, e30217 (2012).</li><li>Angelakos, C. C., 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=Hyperactivity+and+male-specific+sleep+deficits+in+the+16p11.2+deletion+mouse+model+of+autism.">Hyperactivity and male-specific sleep deficits in the 16p11.2 deletion mouse model of autism.</a> Autism research: official journal of the International Society for Autism Research. 10, 572-584 (2017).</li><li>Fisher, S. P., 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=Rapid+assessment+of+sleep-wake+behavior+in+mice.">Rapid assessment of sleep-wake behavior in mice.</a> Journal of biological rhythms. 27, 48-58 (2012).</li><li>Mang, G. 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=Evaluation+of+a+piezoelectric+system+as+an+alternative+to+electroencephalogram/+electromyogram+recordings+in+mouse+sleep+studies.">Evaluation of a piezoelectric system as an alternative to electroencephalogram/ electromyogram recordings in mouse sleep studies.</a> Sleep. 37, 1383-1392 (2014).</li><li>Chen, L., Toth, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fragile+X+mice+develop+sensory+hyperreactivity+to+auditory+stimuli.">Fragile X mice develop sensory hyperreactivity to auditory stimuli.</a> Neuroscience. 103, 1043-1050 (2001).</li></ol>

Yazarlar ifşa gerek yok.

Burada, ev kafeste etkinliğini izleme tabanlı uyku süresi tespiti için invaziv olmayan, yüksek üretilen iş bir yöntem mevcut. Bu yöntemi toplam uyku süresi değerlendirilmesi, EEG çalışmalar3karşı doğrulandı. Etkinlik tabanlı ev-kafes izleme basit, invaziv olmayan ve çok sayıda hayvan nüfus çalışmaları için geçerli. Uyku (örneğin uyku ne dersin süresi ve uyku aşamaları) hakkında ayrıntılı bilgi veremem bu sınırlı olmamasıdır.
Bu ...

Uyku vücut ve beyin uyanıklık1günlük yük takip restorasyonu için önemli işlevleri vardır. Bu uyku bellek saklama ve genel beyin plastisite1bir rol oynadığı gösterilmiştir. EEG uyku2algılamak için altın standarttır. Kemirgen, EEG izleme cerrahi implantasyon2kurtarmak için bir süre sonra hayvan ihtiyacı baş bağlama için yapıştırılmış elektrot gerektirir. Kurtarma sonra hayvan kayıt aygıt bağlıysa ve başka bir verilir habituation2dönem. Kurtarma ve habituation gerekli bu süreler, nedeniyle EEG zaman alan ve zahmetli ve büyük ölçüde makul gerçekleştirilemez. Ayrıca, elektrot implantasyon cerrahi işlem hayvanın doğal bir riski taşımaktadır. Son olarak, uyku EEG çalışmalarda puanlama için veri analizi de çok zahmetli olduğunu. Alternatif, uyku izleme, non-invaziv ve yüksek üretilen iş yöntemi büyük ölçüde kemirgen uyku araştırma yardım.
Uyku algılamak için kullanılan bir etkinlik tabanlı ev-kafes izleme sistemi EEG çalışmalar sınırlamaları giderir. Basit öncül etkin olmayan bir hayvan büyük olasılıkla bir uyku hayvan olmasıdır. Bu gösterilmiştir 40 s (10 s dönemini içinde binned) sürekli hareketsizlik bir ölçüsüdür güvenilir bir EEG (88-%94 anlaşması için gösterilen)3ile ölçüldüğü şekilde uyku. Ana sayfa-kafes izleme sistemleri çalışma en az kurulum süresi ile hayvanların büyük grupları için kullanılabilir. Bunun hayvanlar yaklaşık bir gün ev-kafes izleme sistemi4 hafta EEG çalışmaları2için gerekli kurtarma aksine bireysel konut için alıştırmak için alır göstermiştir. Buna ek olarak, bazı ayarlar da vücut ısısı, kalp hızı, etkinliği ve besleme gibi fizyolojik parametreler algılayabilir. Sıcaklık ve kalp hızı küçük bir verici implantasyon belirlenir. Bu parametreler fare hakkında daha fazla bilgi sağlayabilir ve daha iyi uyku ve nasıl etkilenir anlayışımız için sağlanması için uyku kayıt ile paralel olarak kullanılabilir.
O güçlü bir araç olmakla birlikte, etkinlik tabanlı ev-kafes izlenmesi dan elde edilebilir veri türleri için bazı sınırlamalar vardır. EEG çalışmalar REM ve non - REM uyku uyku mimarisi daha derin bir anlayış için önemli olabilir, arasında ayırt edebilir. Etkinlik tabanlı ev-kafes izleme sistemleri sadece toplam uyku süresi için veri sağlayabilir. Her ne kadar verim etkinlik tabanlı ev-kafes izleme için uyku ne dersin süresi hakkında bilgi verir, buna ek olarak, biz doğru dersin süresi 40 s aralıkları3doğal sınırlamalardan dolayı değerlendirmek değildir. Bu sınırlamaları rağmen ev-kafes uyku süresi izlemek hayvanın sağlığı ve davranış5de dahil olmak üzere birçok aşağı akım faktör etkileyebilecek önemli bir biyolojik ölçü birimi sağlar.
Etkinlik tabanlı ev-kafes izleme uyku çok yönlülüğünü gösteren birçok çalışmalarda tespit etmek için kullanılmıştır. Biz bu çalışmaları4,6,7,8,9,10,11,12örneğini cite. Yöntemi ek olarak sunulan faaliyet tabanlı izleme, her biri kendi sınırlamaları13,14içeren yolu ile uyku tespit başka yöntemleri de vardır. Bazı uyku muayene ederken bazı bu çalışmaların kesintisiz uyku (72 h) uzun süre 24 h bloklar halinde incelemek. Bu çalışmada, biz günlük mayi (IP) enjeksiyonları ve kırılgan X Sendromu (Fmr1 KO fareler), bir fare modeli periyodik kafes değişikliklere tepki sonra her 24 saat süreyle uyku analiz mevcut. Çünkü onlar uyku4 azalttı ve duyusal bilgileri15için hiper-reaktif olmak olan Fmr1 KO fareler seçtik. Bizim veri uyku düzeni stresli bir olaya yanıt olarak yapılan değişiklikleri algılama yeteneğini vurgulayın. Bu yöntem, farelerin büyük tabur kadar uykusunda hakkında genel bilgi almak için idealdir. Yöntemi belirli genetik değişiklikler farmakolojik tedaviler veya tetikleyici gibi olayları için yanıt etkileri üzerinde uyku, etkileri anlamak için yararlı olabilir. Ayrıca, yöntem daha ilgili çalışmalar başlatılıyor önce tarama bir yanıt için basit bir araç sağlar.

<table><tbody><tr><td>Comprehensive Lab Animal Monitoring System (CLAMS)</td><td>Columbus Instruments</td><td></td><td>Equipment and software to analyze sleep duration</td></tr><tr><td>Captisol Research Grade</td><td>Captisol</td><td>RC-0C7-100</td><td>Captisol for dissolving hydrophobic compounds</td></tr><tr><td>30 G BD Needle 1/2 inch</td><td>BD</td><td>305106</td><td>Needle for injections</td></tr><tr><td>BD Disposable Syringes</td><td>Fisher</td><td>14-823-30</td><td>Syringes for injections</td></tr><tr><td>B6.129P2-Fmr1tm1Cgr/J</td><td>Jackson Labs</td><td>3025</td><td>Fmr1 KO mice</td></tr><tr><td>Super Mouse 750 Mouse Cage</td><td>Lab Products, Inc.&amp;nbsp;</td><td></td><td>Homecages for the mice</td></tr><tr><td>SANI-Chips Bedding</td><td>PJ Murphys</td><td></td><td>Bedding for the mice</td></tr></tbody></table>

noninvasive, high-throughput determination of sleep duration in rodents

Geleneksel olarak, uyku bir electroencephalogram (EEG) tarafından kontrol edilmektedir. EEG çalışmalar Rodents cerrahi implantasyon elektrot bir uzun iyileşme döneminde tarafından takip gerektirir. Bir EEG kaydı gerçekleştirmek için hayvan baş bağlama için doğal olmayan bir urgan oluşturma bir alıcı bağlıdır. EEG izleme zaman alıcıdır, taşıyan hayvan için riske ve tamamen doğal bir ortamda uyku ölçümü için değil. Uyku, özellikle yüksek üretilen iş moda algılamak için alternatif yöntemler büyük ölçüde uyku araştırma alanında ilerlemek. Burada, uyku etkinlik tabanlı ev-kafes izleme yoluyla tespit için doğrulanmış bir yöntemi açıklanmaktadır. Önceki çalışmalarda bu yöntemle değerlendirildi uyku uyku geleneksel EEG tabanlı önlemler tarafından tanımlanan ile anlaşma yüksek derecede sahip olduğunu göstermektedir. Bu yöntem için toplam uyku zaman doğrulanır ise uyku ne dersin süresi zamansal çözünürlük daha iyi olan EEG tarafından değerlendirilmesi unutmamak gerekir. EEG de hızlı göz hareketleri (REM) ve sigara REM uykusu, uyku kesin yapısını hakkında detaylı bilgi veren, ayırabilir. Yine de, etkinlik tabanlı uyku belirlenmesi birden fazla gün kesintisiz uyku çözümlemek ve uyku (stres gibi) Akut bir olaya yanıt olarak değerlendirmek için kullanılabilir. İşte, bu sistemin gücü fare yanıt günlük mayi enjeksiyonları olarak algılamaya göstermektedir.

Uyku ve hayvanlar için iğne olup alıştırmak günlük enjeksiyonları etkisini belirlemek için biz günlük IP enjeksiyonları vasıl 900: AM (ışık-siklet 6: 00'de başladı) 14 gün üst üste için gerçekleştirilen ve uyku süresi 12 Fmr1 KO C57Bl/6J farelerde kaydedildi. Biz kullanılan bir konularda tasarım içinde her hayvan normal salin ile 4 gün üst üste enjekte (gün 1-4) ve sonra % 30 cyclodextrin aşağıdakiler için on gün üst üste (5-14 gün). Cyclod...

Watch this Scientific Journal Video about Noninvasive, High-throughput Determination of Sleep Duration in Rodents at JoVE.com

Noninvasive, High-throughput Determination of Sleep Duration in Rodents

Etkinlik tabanlı ev-kafes izleme aracılığıyla uyku ölçme bir yüksek-den geçerek yöntemi açıklamak. Bu yöntem geleneksel EEG tabanlı yöntemleri avantaj sunar. Toplam uyku süresi belirlenmesi için de doğrulanır ve uyku insan hastalık kemirgen modellerinde izlemek için güçlü bir araç olabilir.

Uyku süresi Rodents noninvaziv, yüksek üretilen iş belirlenmesi

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

noninvasive-high-throughput-determination-of-sleep-duration-in-rodents

Research

JoVE Journal

Behavior

7.7K Görüntüleme.  National Institutes of Health. Etkinlik tabanlı ev-kafes izleme aracılığıyla uyku ölçme bir yüksek-den geçerek yöntemi açıklamak. Bu yöntem geleneksel EEG tabanlı yöntemleri avantaj sunar. Toplam uyku süresi belirlenmesi için de doğrulanır ve uyku insan hastalık kemirgen modellerinde izlemek için güçlü bir araç olabilir.

Video: Noninvasive, High-throughput Determination of Sleep Duration in Rodents

The Rodent Psychomotor Vigilance Test (rPVT): A Method for Assessing Neurobehavioral Performance in Rats and Mice

The human Psychomotor Vigilance Test (PVT) is a widely used procedure for measuring changes in fatigue and sustained attention. The present article describes a rodent version of the PVT&#8212;termed the &#34;rPVT&#34;&#8212;that measures similar aspects of attention (i.e., performance accuracy, motor speed, premature responding, and lapses in attention). Data are presented that demonstrate both the short- and long-term usefulness of the rPVT when employed with laboratory rats. Rats easily learn the rPVT, and learning to perform the basic procedure takes less than two weeks of training. Once acquired, rat performances in the rPVT show a high degree of similarity to these same performance measures in the human PVT, including similarities in, lapses in attention, reaction times, vigilance decrements across session time (i.e., the human &#34;time-on-task&#34; effects), and the response-stimulus interval (RSI) effect described for humans. Thus the rPVT can be an extremely valuable tool for assessing the effects of a wide range of variables on sustained attention quite similar to human PVT performances, and thus can be useful for developing novel treatments for neurobehavioral dysfunctions.

The Rodent Psychomotor Vigilance Test rPVT: A Method for Assessing Neurobehavioral Performance in Rats and Mice

A rat version of the human Psychomotor Vigilance Test (PVT) is described that measures aspects of attention similar to those measured with the human PVT, including aspects of human vigilance such as performance accuracy, motor speed, premature responding, and lapses in attention.

Kemirgen Psikomotor teyakkuz Testi (rPVT): Sıçan ve Farelerde Nörodavranışsal Performans değerlendirilmesi için bir yöntem

The human Psychomotor Vigilance Test (PVT) is a widely used procedure for measuring changes in fatigue and sustained attention. The present article ...

Davranış

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.

Kronik uykusuzluk Mouse aracılığıyla yumuşak kauçuk sersemler

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

Simultaneous Electroencephalography, Real-time Measurement of Lactate Concentration and Optogenetic Manipulation of Neuronal Activity in the Rodent Cerebral Cortex

Although the brain represents less than 5% of the body by mass, it utilizes approximately one quarter of the glucose used by the body at rest1. The function of non rapid eye movement sleep (NREMS), the largest portion of sleep by time, is uncertain. However, one salient feature of NREMS is a significant reduction in the rate of cerebral glucose utilization relative to wakefulness2-4. This and other findings have led to the widely held belief that sleep serves a function related to cerebral metabolism. Yet, the mechanisms underlying the reduction in cerebral glucose metabolism during NREMS remain to be elucidated.
	One phenomenon associated with NREMS that might impact cerebral metabolic rate is the occurrence of slow waves, oscillations at frequencies less than 4 Hz, in the electroencephalogram5,6. These slow waves detected at the level of the skull or cerebral cortical surface reflect the oscillations of underlying neurons between a depolarized/up state and a hyperpolarized/down state7. During the down state, cells do not undergo action potentials for intervals of up to several hundred milliseconds. Restoration of ionic concentration gradients subsequent to action potentials represents a significant metabolic load on the cell8; absence of action potentials during down states associated with NREMS may contribute to reduced metabolism relative to wake.
	Two technical challenges had to be addressed in order for this hypothetical relationship to be tested. First, it was necessary to measure cerebral glycolytic metabolism with a temporal resolution reflective of the dynamics of the cerebral EEG (that is, over seconds rather than minutes). To do so, we measured the concentration of lactate, the product of aerobic glycolysis, and therefore a readout of the rate of glucose metabolism in the brains of mice. Lactate was measured using a lactate oxidase based real time sensor embedded in the frontal cortex. The sensing mechanism consists of a platinum-iridium electrode surrounded by a layer of lactate oxidase molecules. Metabolism of lactate by lactate oxidase produces hydrogen peroxide, which produces a current in the platinum-iridium electrode. So a ramping up of cerebral glycolysis provides an increase in the concentration of substrate for lactate oxidase, which then is reflected in increased current at the sensing electrode. It was additionally necessary to measure these variables while manipulating the excitability of the cerebral cortex, in order to isolate this variable from other facets of NREMS.
	We devised an experimental system for simultaneous measurement of neuronal activity via the elecetroencephalogram, measurement of glycolytic flux via a lactate biosensor, and manipulation of cerebral cortical neuronal activity via optogenetic activation of pyramidal neurons. We have utilized this system to document the relationship between sleep-related electroencephalographic waveforms and the moment-to-moment dynamics of lactate concentration in the cerebral cortex. The protocol may be useful for any individual interested in studying, in freely behaving rodents, the relationship between neuronal activity measured at the electroencephalographic level and cellular energetics within the brain.

A procedure is described for manipulating the activity of cerebral cortical pyramidal neurons optogenetically while the electroencephalogram, electromyogram, and cerebral lactate concentration are monitored. Experimental recordings are performed on cable-tethered mice while they undergo spontaneous sleep/wake cycles. Optogenetic equipment is assembled in our laboratory; recording equipment is commercially available.

Eşzamanlı Elektroensefalografi, Kemirgen Serebral Korteks Laktat Konsantrasyonu ve Nöronal Faaliyet Optogenetic Manipülasyon Gerçek zamanlı ölçüm

Although the brain represents less than 5% of the body  by mass, it utilizes approximately one quarter of the glucose used by the body  at rest1. The ...

Nörobilim

İlerleyen Uyku Bozukluğu Tedavileri: Drosophila Temelli Bir Tarama Yaklaşımı

High-Throughput Small Molecule Drug Screening For Age-Related Sleep Disorders Using Drosophila melanogaster

Sleep, an essential component of health and overall well-being, often presents challenges for older individuals who frequently experience sleep disorders characterized by shortened sleep duration and fragmented patterns. These sleep disruptions also correlate with an increased risk of various illnesses in the elderly, including diabetes, cardiovascular diseases, and psychological disorders. Unfortunately, existing drugs for sleep disorders are associated with significant side effects such as cognitive impairment and addiction. Consequently, the development of new, safer, and more effective sleep disorder medications is urgently needed. However, the high cost and lengthy experimental duration of current drug screening methods remain limiting factors.
This protocol describes a cost-effective and high-throughput screening method that utilizes Drosophila melanogaster, a species with a highly conserved sleep regulation mechanism compared to mammals, making it an ideal model for studying sleep disorders in the elderly. By administering various small compounds to aged flies, we can assess their effects on sleep disorders. The sleep behaviors of these flies are recorded using an infrared monitoring device and analyzed with the open-source data package Sleep and Circadian Analysis MATLAB Program 2020 (SCAMP2020). This protocol offers a low-cost, reproducible, and efficient screening approach for sleep regulation. Fruit flies, due to their short life cycle, low husbandry cost, and ease of handling, serve as excellent subjects for this method. As an illustration, Reserpine, one of the tested drugs, demonstrated the ability to promote sleep duration in elderly flies, highlighting the effectiveness of this protocol.

Yazar Spotlight: DAM Sistemini Kullanarak Drosophila Uyku Ölçümündeki Zorlukların Üstesinden Gelmek 

Presented is a protocol for high-throughput drug screening to improve sleep by monitoring the sleep behavior of fruit flies in an elderly Drosophila model.

Drosophila melanogaster Kullanarak Yaşa Bağlı Uyku Bozuklukları İçin Yüksek Verimli Küçük Moleküllü İlaç Taraması

Sleep, an essential component of health and overall well-being, often presents challenges for older individuals who frequently experience sleep disorders ...

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.

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.

Farelerde Uyku Ölçüm Basım Kayıt Prosedürü

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

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.

Uyku Faresinde Spektral Gücün ve İnsanın Yavaş yavaş Dinamiklerinin Nicelleştirilmesi

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.

Farelerde uyku/uyanıklık durumları Izleme sırasında nöral devrelerin optogenetik manipülasyon

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

The Sleep Nullifying Apparatus: A Highly Efficient Method of Sleep Depriving Drosophila

Sleep homeostasis, the increase in sleep observed following sleep loss, is one of the defining criteria used to identify sleep throughout the animal kingdom. As a consequence, sleep deprivation and sleep restriction are powerful tools that are commonly used to provide insight into sleep function. Nonetheless, sleep deprivation experiments are inherently problematic in that the deprivation stimulus itself may be the cause of observed changes in physiology and behavior. Accordingly, successful sleep deprivation techniques should keep animals awake and, ideally, result in a robust sleep rebound without also inducing a large number of unintended consequences. Here, we describe a sleep deprivation technique for Drosophila melanogaster. The Sleep Nullifying Apparatus (SNAP) administers a stimulus every 10s to induce negative geotaxis. Although the stimulus is predictable, the SNAP effectively prevents &#62;95% of nighttime sleep even in flies with high sleep drive. Importantly, the subsequent homeostatic response is very similar to that achieved using hand-deprivation. The timing and spacing of the stimuli can be modified to minimize sleep loss and thus examine non-specific effects of the stimulus on physiology and behavior. The SNAP can also be used for sleep restriction and to assess arousal thresholds. The SNAP is a powerful sleep disruption technique that can be used to better understand sleep function.

The Sleep Nullifying Apparatus: A Highly Efficient Method of Sleep Depriving Drosophila

Sleep deprivation is a powerful tool to investigate sleep function and regulation. We describe a protocol to sleep deprive Drosophila using the Sleep Nullifying Apparatus, and to determine the extent of rebound sleep induced by deprivation.

Uyku Nullifiye Aparatı: Drosophila'dan Yoksun Uykunun Son Derece Verimli Bir Yöntemi

Sleep homeostasis, the increase in sleep observed following sleep loss, is one of the defining criteria used to identify sleep throughout the animal ...

Uyku süresi Rodents noninvaziv, yüksek üretilen iş belirlenmesi

Özet

Daha Fazla Video Keşfet

Bu videodaki bölümler

Kemirgen Psikomotor teyakkuz Testi (rPVT): Sıçan ve Farelerde Nörodavranışsal Performans değerlendirilmesi için bir yöntem

Kronik uykusuzluk Mouse aracılığıyla yumuşak kauçuk sersemler

Eşzamanlı Elektroensefalografi, Kemirgen Serebral Korteks Laktat Konsantrasyonu ve Nöronal Faaliyet Optogenetic Manipülasyon Gerçek zamanlı ölçüm

Drosophila melanogaster Kullanarak Yaşa Bağlı Uyku Bozuklukları İçin Yüksek Verimli Küçük Moleküllü İlaç Taraması

Drosophila melanogaster Kullanarak Yaşa Bağlı Uyku Bozuklukları İçin Yüksek Verimli Küçük Moleküllü İlaç Taraması

Drosophila melanogaster Kullanarak Yaşa Bağlı Uyku Bozuklukları İçin Yüksek Verimli Küçük Moleküllü İlaç Taraması

Farelerde Uyku Ölçüm Basım Kayıt Prosedürü

Uyku Faresinde Spektral Gücün ve İnsanın Yavaş yavaş Dinamiklerinin Nicelleştirilmesi

Farelerde uyku/uyanıklık durumları Izleme sırasında nöral devrelerin optogenetik manipülasyon

Uyku Nullifiye Aparatı: Drosophila'dan Yoksun Uykunun Son Derece Verimli Bir Yöntemi