Name: polygraphic recording procedure for measuring sleep in mice
Uploaded: 2016-01-25T19:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 45 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Polygraphic Recording Procedure for Measuring Sleep in Mice at JoVE.com

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.).

Etik Beyanı: Hayvan denekleri Prosedürler Tsukuba Üniversitesi Kurumsal Hayvan Deney Komitesi tarafından onaylanmıştır. EEG / EMG Recordings 1. Elektrotların hazırlanması ve Kablolar <ol><li> Aşağıdaki prosedüre göre EEG / EMG kayıt elektrot hazırlayın. Not: Elektrot tek ve 1 hayvan için sadece kullanılabilir. Dikkatlice tüm bağlantı için kablo yapılandırmasını planlayın. Doğru yönlendirme için konnektörleri işaretleri yerleştirin. <ol><li> 2 cm paslanmaz çelik tel bir 4 pinli başlığın her pimi lehimleyin. Kısaca, pin telin bir ucunu tutun tel-pin eklem üzerine sıcak havyaya yerleştirin ve bu sadece yeterli lehim eklem içine sorunsuz sağlamak için bazı lehim eriyerek. Pin çok fazla ısı uygulamak için dikkatli olun; Aksi takdirde, pimleri etrafında plastik eriyecek. </li><li> Kafasına iğne başlığına bağlı 2 teller her serbest ucunu lehim1.0 mm çapında paslanmaz çelik vida. Kısaca, vida başının altına Konuya telin serbest ucunu tutun tel vida eklem üzerine sıcak havyaya yerleştirin ve bu sadece yeterli lehim eklem içine sorunsuz sağlamak için bazı lehim eriyerek. Vida olmadan 2 teller EMG kayıt elektrotları olarak hizmet ise vidalarla 2 tel, EEG kayıt elektrotları olarak hizmet vermektedir. </li><li> EMG sinyalinin kalitesini artırmak için EMG elektrotları sonunda yalıtım 1 mm kapalı şerit makas kullanın. </li><li> Tamamen EEG / EMG kayıtları sırasında elektrik gürültüsünü azaltmak için ince bir tahta sopa ya da diş çekme kullanılarak epoksi yapıştırıcı ile tüm lehimli işaretçilerine kapsamaktadır. </li></ol></li><li> Aşağıda tarif edildiği gibi kayma halkasına elektrodu bağlamak için bir kablo hazırlayın. Bu kablo, yeniden kullanılabilir. <ol><li> 30-cm düz kablonun bir tel ile bir 4-pin FFC / FPC bağlacının her iki pimi lehimleyin. Kısaca, pin tel soyulmuş ucunu tutun sıcak havyaya yerleştirmekTel-pin eklem üzerine ve yeterli lehim eklem içine sorunsuz bir şekilde yürütülebilmesi için bazı lehim eriyerek. Not: EEG / EMG kayıtları için kullanılan deneysel hayvan kafes yüksekliği için uygun olan yassı kablo uzunluğunu seçin. </li><li> Lehim düz kablonun diğer ucundaki bir tel ucuna yuva kıvrım. Kısaca, tel elimden serbest ucuna bir kıvrım soket tutun tel soket eklem üzerine sıcak havyaya yerleştirin ve bu sadece yeterli lehim eklem içine sorunsuz sağlamak için bazı lehim eriyerek. </li><li> Her bir mahfaza kıvrım 4-konumuna yuva kıvrım yerleştirin. </li><li> Tamamen ince tahta sopa ya da diş çekme kullanılarak epoksi yapıştırıcı ile yuva kıvrım kapsamaktadır. </li></ol></li></ol> Fare Head Elektrotların 2. implantasyonu (Süre:. Yaklaşık 20 dk) <ol><li> Ameliyat öncesi sıcak bir boncuk sterilizatör tüm cerrahi aletler sterilize edin. Bir erkek fare anestezisi (10-20 haftalık, 20-30 g)pentobarbital intraperitonal enjeksiyonu (50 mg / kg) ile. Fare derinden bir ayak kısma anestezi olduğunu kontrol ettikten sonra, kesme makineleri ile baş ve boyun üzerinde saç tıraş. </li><li> Stereotaksik çerçeve için fareyi hareket ettirin ve 2 kulak çubukları arasındaki kafa düzeltmek. Kuruluğunu önlemek için gözleri vazelin sürün. Alkol ile traş-cildi temizlemek ve kafatası açığa çıkarmak için bir neşter ile orta hat boyunca kesmek. Açık cerrahi alana tutmak için cildi Clip. </li><li> (Matkap 2 delik kafatası içine, frontal kortikal alana bir (bregmaya 1 mm anterior, orta hatta 1,5 mm lateral) ve parietal alan üzerinde diğer: karbür kesici (0.8-mm çaplı matkap boyutu) kullanarak Paxinos ve Franklin stereotaksik koordinatlarına göre sağ yarımkürenin lambda 1 mm anterior lateral 1,5 mm orta hat için). 23 </li><li> Her bağırıyorum 2.5 döner - bir kuyumcuya vida sürücüsünü kullanarak, delikleri yer paslanmaz çelik EEG kayıt vida ve 2 yapmakkorteks üzerinde epidural konumlandırma için w. Not: beyin dokusunun zarar görmesini önlemek için çok derin vidayı takmayın. Vidalar sıkıca kafatası sabit olup olmadığını kontrol edin. Bu çoklu kayıtları (genellikle en fazla 1 ay) uzun bir süre boyunca sabit EEG sinyallerini olması önemlidir. Wiggly vidaları EEG eserler üretmek ve deneysel programının sona ermesinden önce kapalı gelebilir. </li><li> Elektrot düzeneğini Fix kafatası anında yapıştırıcı ile (bkz Bölüm 1.1, pim yukarı döndü) ve diş çimento ile kaplayın. Trapez (boyun) kaslar forseps ile bilateral küçük delik açın ve deliklere EMG elektrotları olarak hizmet paslanmaz çelik teller yerleştirin. Kas maruz kalmasını önlemek için ipek iplik (0.1 mm çap) ile cilt dikin. </li><li> Stereotaksik çerçeve fareyi çıkarın. Bakteriyel enfeksiyonu önlemek için fare, ampisilin (100 mg / kg) ve intraperitoneal olarak meloksikam (1 mg / kg) yönetir ve sırasıyla ameliyat sonrası ağrıyı azaltmak için. Keısı yastığı üzerinde fare ep ve sternum yatma korumak için yeterli bilinci yerine kadar onu izleriz. Ev ayrı kurtarma sırasında fare diğer hayvanlar tarafından elektrotların kaldırılmasını önlemek ve ameliyat sonrası birinci günde intraperitoneal meloksikam (1 mg / kg) yönetmek için. </li></ol> 3. Kayıt ve kavranması EEG / EMG Veri <ol><li> 1 haftalık iyileşme dönemi, ev ses geçirmez bir kayıt odasına yerleştirilen deneysel kafeste tek tek her bir fare sonra. 12 saat ışık / 12 saat karanlık döngüleri kontrol otomatik olarak 23 ± 1 ° C ortam sıcaklığı korumak ve (aydınlatma yoğunluğu ~ 100 lux, 08:00 ışıklar). </li><li> Bir kayıt kablosu fare kafasına EEG / EMG elektrot düzeneğini takın. Kayıt kablosu (fare hareketleri kablo büküm ile sınırlı değildir böylece tasarlanmış) bir kayma halkası ve EEG / EMG sinyal yükseltici bağlı olduğundan emin olun. Filtre EEG / EMG sinyalleri (EEG, 0,5-64 Hz, EMG, 16-64 Hz), bir analog-dijital dönüştürücü (A / D) 128 Hz örnekleme hızında dijital ortama aktarmak ve nihayet EEG / EMG kayıt yazılımını çalıştıran bir bilgisayarda (Table &#39;Malzeme&#39; 4. girişi üzerine kayıt alttan). </li><li> Kayıt odasına 3 gün - 2 için fare alıştırmak. EEG / EMG kayıt intraperitoneal ilaç yönetimleri içeriyorsa, yavaşça ilaç uygulama sırasında her alışkanlık gününde fareyi anlaştım. </li><li> Daha sonra, EEG / EMG kayıt yazılımı (Table &#39;Materyalleri&#39;, alttan 4. entry) başlatın. <ol><li> &#39;Veri dosya bilgileri&#39; sekmesini seçin ve dosya adının yanındaki kutuyu tıklatın. Bir dosya adı girin ve &#39;Kaydet&#39;i tıklayın. </li><li> &#39;Kayıt koşul&#39; sekmesini seçin ve kaydedilecek tüm EEG / EMG kanalları seçmek. </li><li> &#39;Kayıt koşulu&#39; sekmesinde örnekleme frekansı (128 Hz) seçin. </li><li> Seçilen kanallar inci düzgün görüntülenen olup olmadığını kontrol edine &#39;Kanal bilgisi&#39; sekmesi. </li><li> &#39;Timer ayarı&#39; sekmesini seçin ve EEG ve EMG görüntülemek için &#39;Monitor&#39; tıklayın. </li><li> EEG / EMG sinyalleri doğru görüntülenir olup olmadığını kontrol edin. </li><li> &#39;Timer ayarı&#39; sekmesini seçin ve &#39;Ana Timer&#39; alanında kaydın başlangıcı ve sonu için saat saatini ayarlayın. </li><li> Kayıt işlemini başlatmak için &#39;Zamanlayıcı ayarı&#39; sekmesinde &#39;Monitor&#39; tıklayın. </li></ol></li><li> Başlangıçta altında Tutanak EEG / EMG sinyalleri (yani., Serbestçe davranmak fare uyku / uyanıklık davranışı) ve farklı tedavi koşulları (örn., Kafein idaresi veya sahte tedavisi) birkaç gün içinde. Son deney gününde sonra, pentobarbital intraperitonal enjeksiyon ile (200 mg / kg) ile fare öldürülür. </li></ol> EEG / EMG Veri dayanarak Davranış Devletin 4. Puanlama <ol><li> EEG / EMG analizi için yazılımını başlatın (Table &#39;Malzeme&#39;, alttan 4. girişi). 3. adımda altında üretilen EEG / EMG ham verileri (.kcd dosyası) açın &#39;Sleep&#39;in&#39; sekmesini tıklayın ve Epoch zamanı seçin. 10 sn seçin. </li><li> &#39;Sleep&#39;in&#39; sekmesini tıklayın ve otomatik olarak 3 aşamaya 10 sn dönemini puanı &#39;Multi-tarama&#39; seçeneğini (yani., NREM ve REM uyku, uyanıklık ve) EEG ve EMG ve güç spektral analizi genliklerinin temelinde EEG. 3 </li><li> &#39;EEG için FFT koşulu tıklayın. </li><li> Güç spektral analiz parametrelerini ayarlayın [256 datum noktaları, Hanning pencere fonksiyonu ve çağın başına 5 spektrumları ortalamasına (2 EEG sn karşılık gelen)]. 3 &#39;Tamam&#39;ı tıklayın. </li><li> Tıklayın, otomatik tarama başlatmak için &#39;Tarama Başlat&#39;. Attı verileri (.raf dosyası) açın. </li><li> Temsilcisi Sonuçlar Şekil 1B ve Tablo 1 (otomatik tarama sonuçlarını kontrol edin ve gerekirse standart kriterlere dayalı elle düzeltin </strong&gt;). 2, 3 Kısaca, tıklayın ve bir yanlış sonucu çağında sol fare tuşunu basılı tutun ve yanlış sonucu dönemini dize boyunca imleci sürükleyin. Sol fare tuşunu bırakın ve pop-up pencerede doğru davranış durumu seçin. Not: Bazen, iki uyanık devletler arasındaki geçişte dönemini, bir devlete açıkça puanı zordur. Bu gibi durumlarda, dönem görünüşte duruma atılır olmalı ve aynı kriterler verileri yeniden üretilebilirlik sağlamak için deney boyunca benzer dönemini uygulanmalıdır. </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.

Bu protokol, düşük gürültü, düşük maliyetli ve yüksek verimli koşullarda uyku ve uyanıklık değerlendirilmesini sağlar EEG / EMG kayıtları için bir set-up açıklar. Nedeniyle EEG / EMG elektrot kafa grubunun küçük boyutu, bu sistem fare içine ilaçların optogenetics (fiber optik implantasyon) ya da, birlikte eş zamanlı kanül implantasyonu ile, mikroinfüzyon dahil içi beyin deneyleri için diğer implantlar ile kombine edilebilir İlave elektrik sinyalleri (örn., kontralateral EEG, elektrookülogram veya yerel alan potansiyeli) ölçümü gerekli ise beyin. 31 Dahası, çoklu-pin başlıklarına göre elektrot kafa düzeneğinin tasarımı, kayıt kanallarının sayısındaki esneklik sunar . Ancak, bireysel konut nedenle davranışsal devletlerin değerlendirmesini sınırlayan Bu protokol, yani anlatılan kablo tabanlı tasarım için gereklidir., Uyku ve wakefulness sosyal etkileşim veya karmaşık davranış testi ile kombinasyon halinde kullanılabilir. Telemetrik cihazlar kendi sınırlayıcı özellikler olmadan olmasa bu gibi durumlarda, kablosuz uyku izleme sistemi, özellikle pil maliyeti ve yaşam, büyük olasılıkla daha uygundur. EEG / EMG sinyallerinin kalitesi Şekil 1 ve Tablo 1&#39;de. Wiggly elektrotlar gösterilen kriterlere göre davranışsal devletlerin puanlama için önemli olan (yani., Vidalar) sık sık EEG ve FFT eserler sonuçlanan elektrik gürültü nedeni Analiz. EEG sinyalinin kalitesini tamamen artmış elektrik gürültü sonuçlanan, vida ve çimento arasındaki hava kabarcıklarını önlemek için diş çimento ile elektrot vidaları kapsayacak Üstelik, bu önemlidir. EEG sinyallerinin kalitesi görsel bir yüksek genlik ve düşük frekansa sahip olduğunu teyit tarafından açıkça uyku fare kontrol edilebilir. Maliyet veİmplant elektrotlara zaman birçok uyku araştırma laboratuvarları için kritik faktörlerdir ve farelerde uyku-uyanıklık davranış büyük ölçekli taraması için büyük bir dezavantaj olarak kabul edilir. Burada anlatılan EEG / EMG kayıt sistemi kurulmuş ve çalıştırılabilir düşük-orta EEG / EMG kayıt ekipmanları için elektrot malzemeleri ve tıbbi malzeme (fare başına yaklaşık 2 USD) ve yatırımlar için maliyeti yinelenen dahil, maliyet bedeli (slip ring, amplifikatör ve A / D dönüştürücü, fare başına yaklaşık 2.000 ABD Doları). Zamanı ile ilgili olarak, sanatta kalifiye olmuş bir araştırmacı az 20 dakika içinde 1 fare için elektrot implantasyonu sonucuna varabiliriz; ve bu nedenle, günde en fazla 20 fareler üzerinde çalıştırmak mümkündür. EEG / EMG ölçüm temelinde uyku değerlendirilmesi genel verimlilik için bir diğer önemli faktör edinimi ve EEG / EMG verilerinin otomatik puanlama için yazılım kullanımı. Bu amaçla, ticari ve içi geliştirilen yazılımın çeşitli bir mevcutturFiyatlandırma veya puanlama doğruluğu yüksek değişkenlik.

Teknik gelişmeler sık ​​sık nörobiyolojik süreçler anlayış atılımlar çöktürülmüş var. Örneğin, insan derisi kaydedilen elektrik potansiyelleri sinüs dalgalarının şeklini aldı 1929 yılında Hans Berger keşif, sıklığı, doğrudan konunun uyanıklık düzeyi ile ilgilidir, uyku-uyanıklık anlayışı hızlı ilerlemelere yol açmıştır hem hayvanlarda ve insanlarda hem de düzenleme. 1 Bu gün electroencephlogram (EEG) için, elektromyogram (EMG), yani. ile birlikte, iskelet kasları tarafından üretilen elektriksel aktivite, neredeyse her deneysel ve klinik verileri &quot;omurga&quot; temsil insanlar dahil, hayvanlar davranıyor kortikal nöronların aktivitesi ile davranış ve fizyoloji ilişkilendirmek istiyor değerlendirmesi. En temel uyku araştırma laboratuvarlarında bu EEG kayıtları d edinilen burada bir kablo tabanlı sistemi (Şekil 1) kullanılarak gerçekleştirilenata desen ve spektrum analizi off-line tabi [örneğin., bir hızlı Fourier (FFT) algoritması dönüşümü uygulayarak] konunun uyanıklık durumu kaydediliyor belirlemek için. 2, 3 Uyku hızlı göz hareketi oluşur (REM) ve REM olmayan (NREM) uyku. REM uykusu hızlı bir düşük voltaj EEG, rastgele göz hareketi ve kas atonia, kaslar etkin bir felç olduğu bir devlet ile karakterizedir. Vücut beyinden ölçüde kesilir ve derin uykuda gibi görünüyor, oysa beyin aktivitesi, bu uyanıklık benzer, çünkü REM uykusunda da, paradoksal uyku olarak bilinir. Buna karşılık, motor nöronlar NREM uyku sırasında uyarılır ama hiçbir göz hareketi yoktur. EEG 4 Hz - İnsan NREM uykusu evre 4 derin uyku veya yavaş dalga uykusu denir ve 0.5 arasındaki delta aktivitesi ile Büyük, yavaş beyin dalgaları ile tanımlanır sayede 4 aşamada, ayrılabilir. Öte yandan, sıçanlar a gibi küçük hayvanlarda NREM uykusu fazlar arasında, bir alt bölümü,nd fareler, insanlarda görüldüğü gibi onlar uyku uzun konsolide dönemleri yok çünkü çoğunlukla kurulmamıştır. Yıllar geçtikçe, ve EEG yorumuna dayanarak, uyku-uyanıklık düzenlemenin çeşitli modeller, devre ve humoral tabanlı hem de ileri sürülmüştür. Nöral ve uyku ya da alternatif olarak, gerek hücresel temeli &quot;uyku sürücü&quot; çözümsüz kalır, ama uyanık döneminde inşa eder ve uyku ile harcanmış bir homeostatik basıncı olarak kavramsallaştırma edilmiştir. Bir teoriye göre endojen somnogenic faktörler uyanıklık sırasında ve kademeli birikimi uyku homeostatik basınç destekleyen olduğunu birikir olmasıdır. Humoral faktörler tarafından düzenlenir uyku ilk resmi hipotez 1892 4 yayınlanan Rosenbaum&#39;un çalışmaları alacak olsa da, bu Ishimori 5, 6 ve bağımsız pieron 7 oldu ve 100 yıl önce, uyku teşvik kimyasalların varlığını gösterdi. Her iki araştırmacılar hypnogenic maddeler veya &#39;hypnotoxins&#39; uykusuz köpeklerin beyin omurilik sıvısı (BOS) mevcut olduğunu, önerilen ve gerçekten kanıtladı. 8 Geçtiğimiz yüzyılda uyku homeostatik süreçte rol birkaç ek varsayımsal hypnogenic maddeler tespit edilmiştir (inceleme için, ref. 9), prostaglandin (PG) D 2, 10, sitokinler, adenosin 11, 12 anandamid, 13 ve Ürotensin II peptidi de dahil olmak üzere. 14 Belli bir dereceye kadar uyku ve uyanıklık ve devre tabanlı teoriler ilham erken ve orta-20 yüzyılda üretilen bulgular Economo 15, 16, MORUZZI ve Magoun 17, ve diğerleri tarafından deneysel çalışmalar, daha sonra hakim hümoral teorisini gölgesinde uyku. Bugüne kadar, birkaç &quot;Devre modeller&quot; Her (inceleme için, ref. 18) nitelik ve nicelik değişen verilerle haberdar öne sürülmüştür. Bir modelÖrneğin, yavaş dalga uykusu bazal ön, bir alan esas olarak Broca diyagonal bant ve substantia inominata yatay bacağının çekirdeğinin consisiting kolinerjik nöronların asetilkolin salımının adenosin aracılı inhibisyonu yoluyla oluşturulur önermektedir. uyku / uyanıklık regülasyonu 19 başka popüler bir model hipotalamus ve beyin sapındaki ventrolateral preoptik alanda uyku uyaran nöronlar arasındaki karşılıklı etkileşim ve inhibitör uyandırma uyaran nöronlar temelinde bir flip-flop anahtar mekanizmasını anlatır. 18, 20, 21 Ayrıca, ve REM uykusu üzerinden geçiş için, benzer bir karşılıklı etkileşim önleyici beyin sapında alanlar için önerilmiştir, bu ventral periakuaduktal gri yanal tegmentumda ve sublaterodorsal çekirdektir. 22 Toplu olarak, bu modeller değerli olduğu kanıtlanmıştır heuristics ve uyku araştırma çalışmaları için tanınan önemli açıklayıcı çerçeveler; Bununla birlikte, bir yeuyku-uyanıklık döngüsünü düzenleyen moleküler mekanizmaları ve devrelerin t dolgun anlayışı bileşenlerinin daha eksiksiz bir bilgi gerektirir. Aşağıda ayrıntılı Basım kayıt için sistem bu hedefe yardımcı olmalıdır.

<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.

Şekil 1B farklı uyanıklık durumlarında fare EEG örneklerini göstermektedir. Tablo 1&#39;de görüldüğü gibi EEG 4 Hz altındaki bir delta ritimle büyük, yavaş beyin dalgaları gösterir ve EMG sadece zayıf ya da hiç sinyal varsa, dönemini NREM uyku olarak sınıflandırılır. EEG 6 ve 10 Hz arasındaki teta aralığında hızlı alçak gerilim beyin dalgaları gösterir ve EMG düşük genlik gösterirse dönemini REM uykusu olarak sınıflandırılır. Diğer dönemini uyanıklık olarak sınıflandırılması gerektiğini (yani., Düşük-orta gerilim EEG ve EMG aktivitesinin oluşumu). Örneğin, bu protokol açıklanan EEG / EMG kaydı set-up temel koşullar altında ya da kafein ile tedaviden sonra uyku miktarı ve C57BL / 6 farelerin uyku / uyanıklık profilini belirlemek için kullanılabilir (Şekil 2 ve 3). B AltındaKoyu bir (Şekil 2A) ne daha aydınlık döneminde uyku daha yüksek miktarlarda Bu şekillerde görüldüğü gibi, gece hayvanlar aseline koşulları, fareler, açık bir sirkadyen ritim uyku-uyanıklık sergiledi. 12 saatlik ışık döneminde, fareler 6.7 saat ve NREM ve REM uykusunda sırasıyla, 0.9 saat göstermiştir; buna karşın 12 saat karanlık döneminde, uyanıklık (Şekil 2B) baskın olduğu saptanmıştır. Öte yandan, uyku kalitesi uyanıklık durumu ve EEG güç spektrum analizi (Şekil 2C-F) bazında değerlendirilebilir. Tipik olarak, EEG ve EMG Basım kayıtları, bölüm süresi dağılımını belirlemek, her teyakkuz durumuna (Şekil 2C-E) için süresi ve sahne geçiş numarasını anlamında kullanılır. 4 Hz ve 6 - - 10 Dahası, açık ve koyu döneminde (Şekil 2F) sırasında farelerde NREM ve REM uykusu için EEG güç spektrumu 0.5 frekans aralığında güçlü EEG güç yoğunluğunu gösterirSırasıyla Hz,. NREM ve REM uykusu içiçe durumlar zaman zaman bir kirletici çünkü, - (4 Hz 0,5) REM uykusu sırasında yapılan EEG ö dalgaların küçük miktarlarda içerdiğine de dikkat edilmelidir. Farelerin, uyku-uyanıklık davranışı üzerindeki, ilaç etkilerini değerlendirmek için, 24-30 EEG ve EMG, tipik olarak 2 gün boyunca kaydedilir. Işık dönemi erken fazında saat 10:00 &#39;da 1 gün, belirlemek için, örneğin, C57BL / 6 fareler üzerinde kafein uyarılma etkisi, 24 farenin araç (intraperitonal 10 ml / kg tuzlu su) ile muamele edildi. Daha sonra hayvanlar 24 saat sonra kafein (15 mg / kg) ile tedavi edildi ve uyanıklık durumları çevrimdışı uyanma, REM uykusu ve NREM uyku ayrıldı. Şekil 3A verilmesinden sonra EEG, EMG ve hypnograms tipik örneklerini göstermektedir Bir C57BL / 6 fare kafein (alt polisomnografi paneller) veya araç (üst polisomnografi paneller). Kafein artışlarlaenjeksiyon (Şekil 3B) daha sonra 3 st için C57BL / 6 fareleri 2,8 kat uyanıklık miktarını ased. <img alt="figür 1" src="/files/ftp_upload/53678/53678fig1.jpg" /> Fare 1. Uyku Bioassay Sistemi Şekil. EEG sinyalleri izlemek için (A), paslanmaz çelik vidalar epidural 1 hemisfer frontal kortikal ve parietal alanlarda implante edilir. Buna ek olarak, EMG faaliyeti trapez kaslar içinde iki taraflı olarak yerleştirilmiş paslanmaz çelik teller ile izlenir. (B) bir farede NREM ya REM uyku veya uyanıklık sırasında 10 saniye boyunca EEG, EMG ve EEG güç yoğunluğu tipik örnekleri. NREM uykuda EEG yüksek genlik dalgaları göstermektedir; ve delta bant (0,5-4 Hz) dominant (solda). (- 10 Hz 6) olmak baskın (orta) REM uykusunda, EEG teta bandı ile, düşük genlikli dalgalar gösterir. Uyanıklık, EEG hiçbir frekans (sağda) baskın olması ile düşük genlikli dalgalar gösterir. EMG sinyalleri uyanıklık daha hem NREM ve REM uykusunda daha düşüktür. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/53678/53678fig1large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 2," src="/files/ftp_upload/53678/53678fig2.jpg" /> EEG / EMG Recordings tarafından Değerlendirilen C57BL / 6 Fareler Baseline Şartlarında Şekil 2. Uyku-uyanıklık Profilleri. (A) Her bir davranış aşamada saatlik miktarda Zaman kurs değişir. Beyaz ve x -axes yukarıda siyah çubuklar sırasıyla, açık ve koyu dönemi işaret etmektedir. (B) her aşamada toplam tutarı 12 saat karanlık dönemde ile karşılaştırıldığında hafif döneminde NREM ve REM uykusu daha büyük bir miktarını gösterir için. (C) e DağılımıHer aşamanın pisode süresi. Her aşamada (D) Ortalama süresi karanlık dönemde uyanıklık için daha uzundur. (E) her aşamada Sahne geçiş numarası ışık döneminde daha sık geçişler gösterir. NREM sırasında (F) EEG güç spektrumu ve REM uyku esas aydınlık ve karanlık dönemleri arasında hiçbir güç yoğunluğu farklılıklar göstermektedir. Veriler ortalama ± SEM olarak sunulmuştur (N = 5). * P &lt;0.05, ** p &lt;0.01, eşleştirilmiş iki kuyruklu Student t testi ile değerlendirilen. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/53678/53678fig2large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 3," height="890" src="/files/ftp_upload/53678/53678fig3.jpg" width="700" /> Şekil EEG / EMG Recordings tarafından Değerlendirilen Kafein 3. Arousal Etkisi. (A) 15 mg / kg (alt panel) bir dozda araç (üst panel) ya da kafein uygulanmasından sonra EEG, EMG ve hypnograms tipik örnekleri. (B) zaman izleğine bir kafein enjeksiyonundan sonra 3 saatlik bir süre boyunca, kafein. (C) Uyanıklık ile tedavi edilen farelerde uyanıklık. Veriler ortalama ± SEM olarak sunulmuştur (N = 5). Eşleştirilmiş iki kuyruklu Student t testi ile değerlendirilen ** p &lt;0.01, taşıt enjeksiyon ile karşılaştırıldığında. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/53678/53678fig3large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="519"><colgroup><col /><col span="2" /><col /></colgroup><tbody><tr height="20"><td height="20" style="height:20px;width:156px;"></td><td style="width:139px;"> NREM uykusu </td><td style="width:139px;"> REM uykusu </strong&gt; </td><td style="width:87px;"> Uyanıklık </td></tr><tr height="20"><td height="20" style="height:20px;"> EEG genlik </td><td> Yüksek </td><td> Düşük </td><td> Düşük </td></tr><tr height="20"><td height="20" style="height:20px;"> Dominant EEG frekans </td><td> Delta bandı (0,5-4 Hz) </td><td> Teta bandı (6-10 Hz) </td><td> Hiçbiri </td></tr><tr height="20"><td height="20" style="height:20px;"> EMG genlik </td><td> Düşük </td><td> Düşük </td><td> Yüksek </td></tr></tbody></table> Tablo 1: Genel Kriterler EEG / EMG Sinyallerle Davranış Devletleri Atacak.

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.

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 ...

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

Universidad San Sebastian

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 Görüntüleme.  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.

Akupunktur ile Sıçan ve Farelerde Epileptiform Electrocorticograms (ECoGs) Manipülasyon ve Uyku

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

Davranış

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.

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 ...

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.

Kynurenine ve Kynurenic asit yüksek performanslı sıvı kromatografi ölçüsü: Biyokimya biliş ve uyku sıçanlarda ilişkin

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.

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 ...

Nörobilim

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 ...

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.

Elektroensefalografik Veriler için Bilgisayar Tabanlı Multitaper Spektrogram Programı

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.

Farelerde Aritmileri Tespit Etmek için Uzun Süreli Elektrokardiyografi Kayıtlarının Analizi

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

Tıp

Bilişsel Araştırma ve İlaç Analizi için Fare Beyninde LFP Kaydı

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.

Yazar Spotlight: Farelerde Çift LFP Kayıt Protokolü Kullanarak Beyin Sinyalleri Üzerindeki İlaç Etkilerinin İncelenmesi

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.

Fare Hipokampusu ve Prefrontal korteksinde ikili hücre dışı kayıtlar

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

Farelerde Uyku Ölçüm Basım Kayıt Prosedürü

Özet

Daha Fazla Video Keşfet

Bu videodaki bölümler

Akupunktur ile Sıçan ve Farelerde Epileptiform Electrocorticograms (ECoGs) Manipülasyon ve Uyku

Uyku süresi Rodents noninvaziv, yüksek üretilen iş belirlenmesi

Kynurenine ve Kynurenic asit yüksek performanslı sıvı kromatografi ölçüsü: Biyokimya biliş ve uyku sıçanlarda ilişkin

Uyku Faresinde Spektral Gücün ve İnsanın Yavaş yavaş Dinamiklerinin Nicelleştirilmesi

Farelerde uyku/uyanıklık durumları Izleme sırasında nöral devrelerin optogenetik manipülasyon

Elektroensefalografik Veriler için Bilgisayar Tabanlı Multitaper Spektrogram Programı

Farelerde Aritmileri Tespit Etmek için Uzun Süreli Elektrokardiyografi Kayıtlarının Analizi

Fare Hipokampusu ve Prefrontal korteksinde ikili hücre dışı kayıtlar

Fare Hipokampusu ve Prefrontal korteksinde ikili hücre dışı kayıtlar

Fare Hipokampusu ve Prefrontal korteksinde ikili hücre dışı kayıtlar