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

Forfatterne ønsker å erkjenne NIH Fellows redaksjonsrådet for redaksjonell bistand. Denne forskningen ble finansiert av Intramural forskningsprogrammet av NIMH (ZIA MH00889). RMS ble også støttet av FRAXA doc..

Alle prosedyrer ble godkjent av National Institute for psykisk helse Animal Care og bruk komité og utført i henhold til nasjonale institutter for helse veiledning på omsorg og bruk av dyr.
1. sette opp sove Detection enheter
<ol><li>Kjøpe ønsket antall enheter og programvare.</li>
	<li>Følg instruksjonene for å sette opp overvåking systemer.<ol>
<li>Justere en detektor overfor en sender. Kontroller at de infrarøde stråler vender innover og justeres til samme høyde.</li>
		<li>Bruk...

<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>

Her presenterer vi en noninvasive, høy gjennomstrømming metode for fastsettelse av søvn varighet basert på aktivitetsovervåking i hjem-buret. Denne metoden for vurdering av total sove tid er validert mot EEG studier3. Aktivitetsbaserte hjem-buret overvåking er enkel, noninvasive og gjelder befolkningsstudier i stort antall dyr. Det er begrenset i at det ikke kan gi detaljert informasjon om søvn (slik som sove bout varighet og søvn stadier).
Fallgruver til denne ...

Søvn har viktige funksjoner for restaurering av kroppen og hjernen etter daglig byrden av våkenhet1. Det har vist at søvn spiller en rolle i minnet oppbevaring og generell hjernen plastisitet1. EEG er gull standard å oppdage sove2. Gnagere krever EEG overvåking kirurgisk implantering av elektroder festet til en hode-montere, hvoretter dyr trenger en periode å gjenopprette2. Etter oppgangen, dyret er knyttet til innspillingen enheten og er gitt en annen periode habituering2. På grunn av disse nødvendige periodene i utvinning og habituering, EEG er tidkrevende og arbeidskrevende og rimelig kan ikke utføres på stor skala. I tillegg bærer den kirurgiske prosedyren av elektroden implantasjon en iboende risiko til dyret. Endelig er dataanalyse for scoring søvn i EEG studier også svært arbeidskrevende. Et alternativ, ikke-invasiv, høy gjennomstrømming metode for søvn overvåking vil sterkt hjelpe gnager sleep forskning.
En aktivitet-hjem-buret overvåking systemet brukes til å oppdage søvn adresser begrensningene for EEG studier. Enkel forutsetningen er at en inaktiv dyr er sannsynlig en sovende dyret. Det har vært vist at 40 s kontinuerlig inaktivitet (binned i 10 s epoker) er et pålitelig mål søvn målt med en EEG (vist å ha 88-94% avtalen)3. Hjem-buret overvåkingssystemer kan brukes å studere store grupper av dyr med minimal oppstillingstid. Vi har vist at det tar dyr ca en dag for å venne til personlige boliger i hjem-buret overvåking system4 i motsetning til ukene av utvinning trengs for EEG studier2. I tillegg finner også noen oppsett fysiologiske parametre som kjernen kroppstemperatur, hjertefrekvens, aktivitet og fôring. Temperatur og puls bestemmes fra implantering av en liten sender. Disse parametrene kan gi mer informasjon om musen og kan brukes parallelt med søvn innspillingen for ytterligere å legge til vår forståelse av søvn og hvordan det påvirkes.
Mens det er et kraftig verktøy, er det noen begrensninger på hvilke typer data som kan erverves fra aktivitetsbaserte hjem-buret overvåking. EEG studier kan skille mellom REM og ikke - REM søvn, som kan være viktig for en dypere forståelse av søvn arkitektur. Aktivitetsbaserte hjem-buret overvåkingssystemer kan bare gi data for totalt søvn varighet. I tillegg selv om utdata for aktivitetsbaserte hjem-buret overvåking gir informasjon om søvn bout varighet, vurdere ikke vi nøyaktig bout varighet på grunn av iboende begrensning av 40 s intervaller3. Til tross for disse begrensningene gir hjem-buret overvåking av søvn varighet et viktig biologiske mål som kan påvirke mange nedstrøms faktorer inkludert dyrets helse og atferd5.
Aktivitetsbaserte hjem-buret overvåking har blitt brukt til å oppdage søvn i mange studier indikerer dens allsidighet. Vi sitere en prøve av disse studiene4,6,7,8,9,10,11,12. I tillegg metoden presentert, finnes det andre måter å oppdage søvn via aktivitetsbaserte overvåking, hver inneholder sin egen begrensninger13,14. Noen av disse studiene undersøke lengre uavbrutt søvn (72 h) mens noen undersøke søvn i blokker på 24 timer. I denne studien presenterer vi sove analyse for hver 24-timers periode etter svaret daglige intraperitoneal (IP) injeksjoner og periodiske bur endringer i en musemodell av skjøre X syndrom (Fmr1 KO mus). Vi valgte Fmr1 KO mus fordi de har redusert sove4 og er antatt for å være hyper-reaktive til sensoriske informasjonen15. Våre data markere muligheten til å registrere endringer i søvnmønster som svar på en trykk begivenhet. Denne metoden er ideell for å få generell informasjon om søvn i store kohorter av mus. Metoden kan være nyttig for å forstå effekten av konkrete genetiske endringer på søvn, effekten av farmakologiske behandlinger eller svar på hendelser, for eksempel en stressor. I tillegg gir metoden en enkel måte å screening på svar før du iverksetter mer involvert studier.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="573">
	<tbody>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Comprehensive Lab Animal Monitoring System (CLAMS)</td>
			<td style="width:71px;">Columbus Instruments</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">Equipment and software to analyze sleep duration</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Captisol Research Grade</td>
			<td style="width:71px;">Captisol</td>
			<td style="width:119px;">RC-0C7-100</td>
			<td>Captisol for dissolving hydrophobic compounds</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">30 G BD Needle 1/2 inch</td>
			<td style="width:71px;">BD</td>
			<td align="right" style="width:119px;">305106</td>
			<td>Needle for injections</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">BD Disposable Syringes</td>
			<td style="width:71px;">Fisher</td>
			<td style="width:119px;">14-823-30</td>
			<td>Syringes for injections</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">B6.129P2-Fmr1tm1Cgr/J</td>
			<td style="width:71px;">Jackson Labs</td>
			<td align="right" style="width:119px;">3025</td>
			<td>Fmr1 KO mice</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Super Mouse 750 Mouse Cage</td>
			<td style="width:71px;">Lab Products, Inc.&#160;</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Homecages for the mice</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">SANI-Chips Bedding</td>
			<td style="width:71px;">PJ Murphys</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Bedding for the mice</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

noninvasive, high-throughput determination of sleep duration in rodents

Tradisjonelt overvåkes søvn av en EEG (EEG). EEG studier i gnagere krever kirurgisk implantering av elektrodene etterfulgt av en lang restitusjonsperiode. For å utføre en EEG opptak, er dyret koblet til en mottaker, opprette en unaturlig tether til hode-montere. EEG overvåking er tidkrevende, bærer risikoen til dyret, og er ikke en helt naturlig innstilling for måling av søvn. Alternative metoder for å oppdage søvn, spesielt i en høy gjennomstrømming mote, vil sterkt fremme innen sleep forskning. Her beskriver vi en godkjent metode for påvisning av søvn via aktivitetsbaserte hjem-buret overvåking. Tidligere studier har vist at søvn vurdert via denne metoden har en høy grad av avtalen med søvn definert av tradisjonelle EEG-baserte tiltak. Mens denne metoden er godkjent for totalt sove tid, er det viktig å merke seg at søvn bout varighet bør vurderes av en EEG som har bedre midlertidig løsning. EEG kan også skille mellom REM (REM) og REM søvn, gi flere detaljer om nøyaktig hva søvn. Aktivitetsbaserte søvn vilje kan likevel brukes analysere flere dager uforstyrret søvn og vurdere søvn som svar på en akutt hendelse (som stress). Her viser vi kraften i dette systemet å oppdage responsen fra mus til daglig intraperitoneal injeksjoner.

For å fastslå effekten av daglige injeksjoner på søvn og om dyr venne til injeksjoner, vi utført daglige IP injeksjoner for 14 sammenhengende dager på 9:00 (lyset sykle begynte på 6:00) og søvn varighet i 12 Fmr1 KO C57Bl/6J mus. Vi brukte en i fag design, injisere hvert dyr med vanlig saltvann i 4 påfølgende dager (1-4 dager) og deretter 30% cyclodextrin for følgende ti dager (dager 5-14). Cyclodextrin ble valgt fordi det kan brukes å oppløse hydrofobe forbindelser ...

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

Vi beskriver en høy gjennomstrømming metoden av måler sove med aktivitetsbaserte hjem-buret overvåking. Denne metoden gir fordeler over tradisjonelle EEG-baserte metoder. Det er også godkjent for fastsettelse av totale søvn varighet og kan være et kraftig verktøy å dataskjerm sove på gnager modeller for menneskelig sykdom.

Noninvasive, høy gjennomstrømming fastsettelse av søvn varighet i gnagere

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

Research

JoVE Journal

Behavior

Meal Duration as a Measure of Orofacial Nociceptive Responses in Rodents

Måltidsvarighet som mål på orofaciale nociceptive responser hos gnagere

A lengthening in meal duration can be used to measure an increase in orofacial mechanical hyperalgesia having similarities to the guarding behavior of ...

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

Eye Tracking, Kortisol, og en Sleep vs Wake Consolidation Delay: Kombinere metoder for å avdekke en interaktiv Effect of Sleep og Kortisol på 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 ...

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

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

Manipulering av epileptiske Electrocorticograms (ECoGs) og Sov i rotter og mus med akupunktur

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

Chronic Sleep Deprivation in Mouse Pups by Means of Gentle Handling

Kronisk søvnmangel musen Pups gjennom forsiktig håndtering

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

Continuous Noninvasive Measuring of Crayfish Cardiac and Behavioral Activities

Kontinuerlig Noninvasive måle kreps Cardiac og atferdsmessige aktiviteter

A crayfish is a pivotal aquatic organism that serves both as a practical biological model for behavioral and physiological studies of invertebrates and as ...

Noninvasive, In-pen Approach Test for Laboratory-housed Pigs

Ikke-invasiv, in-pen tilnærming test for laboratorium-huset griser

Traumatic brain injury (TBI) incidences have increased in both civilian and military populations, and many researchers are adopting a porcine model for ...

Automated Measurements of Sleep and Locomotor Activity in Mexican Cavefish

Automatisert målinger av søvn og Locomotor aktivitet i meksikansk Cavefish

Across phyla, sleep is characterized by highly conserved behavioral characteristics that include elevated arousal threshold, rebound following sleep ...

3D Kinematic Gait Analysis for Preclinical Studies in Rodents

3D Kinematisk gange analyse for prekliniske studier i gnagere

The utility of three-dimensional (3D) kinematic motion analysis systems is limited in rodents. Part of the reason for this inadequacy is the use of ...

Collecting Sleep, Circadian, Fatigue, and Performance Data in Complex Operational Environments

Innhenting av søvn, døgn, tretthet og ytelses data i komplekse driftsmiljøer

Sleep loss and circadian misalignment contribute to a meaningful proportion of operational accidents and incidents. Countermeasures and work scheduling ...