Summary

Запись и анализ циркадных ритмов в рабочем колеса деятельность в Грызуны

Published: January 24, 2013
doi:

Summary

Суточные ритмы в добровольном колеса работают активности у млекопитающих тесно связаны с молекулярной колебаний тактового генератора в мозг. Как таковые, эти суточные ритмы в поведении могут быть использованы для изучения влияния генетических, фармакологических и экологических факторов на функционирование этой циркадных часов.

Abstract

Когда грызуны имеют свободный доступ к ходового колеса в их доме клетке, добровольное применение этого колеса будет зависеть от времени суток 1-5. Ночные грызунов, включая крыс, хомяков и мышей, активных ночью и относительно неактивны в течение дня. Многие другие поведенческие и физиологические показатели также демонстрируют суточные ритмы, но у грызунов, работающий колеса деятельность служит особенно надежной и удобной мерой выходной мастер циркадных часов, ядро ​​супрахиазматическое (SCN) гипоталамуса. В общем, посредством процесса, называемого увлечения, ежедневная картина под управлением колеса деятельность естественно совпадают с экологическими цикле свет-темнота (LD цикл, например 12 ч свет: 12 ч, темный). Однако циркадные ритмы эндогенно порожденных моделей поведения, которые демонстрируют ~ 24 часов период, и сохраняются в постоянной темноте. Таким образом, в отсутствие цикла LD, учета и анализа хода колеса деятельность можетбыть использованы для определения субъективной время-день. Потому что эти ритмы направлены на циркадные часы субъективное время-день называют суточным времени (CT). Напротив, когда цикл LD присутствует, время-день, который определяется по экологическим циклом LD называется временем zeitgeber (ZT).

Несмотря на циркадные ритмы в ход колеса деятельность, как правило, связаны с SCN 6-8 часов, суточный осцилляторов и во многих других областях мозга и тела 9-14 может быть также участвует в регуляции суточных ритмов активности. Например, суточные ритмы в пищевой упреждающей деятельности не требует SCN 15,16, а вместо этого коррелируют с изменениями в деятельности экстра-SCN осцилляторов 17-20. Таким образом, под управлением колеса записи активности может предоставить важную поведенческую информацию не только о выходе часы SCN мастера, но и на деятельность экстра-SCN осцилляторов. Ниже мы DESCRМБП оборудования и методов, используемых для записи, анализа и отображения циркадных ритмов опорно-двигательной активности в лабораторных грызунов.

Protocol

1. Содержание животных Кейдж: Для того, чтобы записать ход колес деятельности индивидуального грызунов, каждая клетка должна включать одного грызуна и обкатки колеса. Потому что ходовые колеса могут рассматриваться как форма обогащения, все грызуны в любое исследование …

Representative Results

Компьютерные программы: специализированные компьютерные программы, которые обычно используются в поколение actograms и расчета суточного периода. Эти программы включают, но не ограничиваются, ActiView (Minimitter, Бенд, Орегон) и Circadia. Actograms: Actograms обеспечить наглядную иллюстрацию еж?…

Discussion

Мониторинг суточных ритмов активности с использованием ходовых колес является наиболее распространенным и надежным методом оценки выходе мастер циркадные часы в ночных грызунов. Колесо хода деятельности, однако, является лишь одним из многих аспектов поведения и физиологии, которые…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Авторы хотели бы выразить признательность заработной платы премий, грантов оборудования и операционных средств из Fonds-де-La Recherche ан santé Квебек (FRSQ), Канадский институт исследований в области здравоохранения (CIHR), естественным наукам и инженерным исследованиям Совета Канады (NSERC), и Concordia University Research Стулья программы (CRUC), а также вдумчивое мнение об этой рукописи д-ра Джейн Стюарт.

Materials

Name of the reagent Company Catalogue number Comments (optional)
Vitalview Card & Software Mini Mitter #855-0030-00 (Bend, OR, USA)
DP24 Dataport Mini Mitter #840-0024-00 (Bend, OR, USA)
QA4-Module Mini Mitter #130-0050-00 (Bend, OR, USA)
Magnetic Switch Mini Mitter #130-0015-00 (Bend, OR, USA)
C-50 Cable assembly Mini Mitter #060-0045-10 (Bend, OR, USA)
Rat running wheel assembly Mini Mitter #640-0700-00 (Bend, OR, USA)
Cage and tray support Mini Mitter #640-0400-00 (Bend, OR, USA)
Useable cut away cage Mini Mitter #664-2154-00 (Bend, OR, USA)
Grid floor for cage Mini Mitter #676-2154-00 (Bend, OR, USA)
Waste tray Mini Mitter #684-2154-00 (Bend, OR, USA)
Lamp housing Microlites Scientific #R-101 (Toronto, ON, Canada)
4W Fluorescent lamps Microlites Scientific #F4T5/CW (Toronto, ON, Canada)
Isolation chambers Custom built 28″H x 20″W x 28″D ½” Black Melamine.

References

  1. Pittendrigh, C. S., Daan, S. A Functional Analysis of Circadian Pacemakers in Nocturnal Rodents. V. Pacemaker Structure: A Clock for All Seasons. J. Comp. Physiol. 106, 333-355 (1976).
  2. Pittendrigh, C. S., Daan, S. A Functional Analysis of Circadian Pacemakers in Nocturnal Rodents. IV. Entrainment: Pacemaker as Clock. J. Comp. Physiol. 106, 291-331 (1976).
  3. Pittendrigh, C. S., Daan, S. A Functional Analysis of Circadian Pacemakers in Nocturnal Rodents. III. Heavy Water and Constant Light: Homeostasis of Frequency?. J. Comp. Physiol. 106, 267-290 (1976).
  4. Pittendrigh, C. S., Daan, S. A Functional Analysis of Circadian Pacemakers in Nocturnal Rodents. II. The Variability of Phase Response Curves. J. Comp. Physiol. 106, 253-266 (1976).
  5. Pittendrigh, C. S., Daan, S. A Functional Analysis of Circadian Pacemakers in Nocturnal Rodents. I. The Stability and Lability of Spontaneous Frequency. J. Comp. Physiol. 106, 223-252 (1976).
  6. Ralph, M. R., Foster, R. G., Davis, F. C., Menaker, M. Transplanted suprachiasmatic nucleus determines circadian period. Science. 247, 975-978 (1990).
  7. Moore, R. Y., Eichler, V. B. Loss of a circadian adrenal corticosterone rhythm following suprachiasmatic lesions in the rat. Brain Res. 42, 201-206 (1972).
  8. Stephan, F. K., Zucker, I. Circadian rhythms in drinking behavior and locomotor activity of rats are eliminated by hypothalamic lesions. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 69, 1583-1586 (1972).
  9. Abe, M., et al. Circadian rhythms in isolated brain regions. J. Neurosci. 22, 350-356 (2002).
  10. Yamazaki, S., et al. Resetting central and peripheral circadian oscillators in transgenic rats. Science. 288, 682-685 (2000).
  11. Lamont, E. W., Robinson, B., Stewart, J., Amir, S. The central and basolateral nuclei of the amygdala exhibit opposite diurnal rhythms of expression of the clock protein Period2. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 102, 4180-4184 (2005).
  12. Amir, S., Lamont, E. W., Robinson, B., Stewart, J. A circadian rhythm in the expression of PERIOD2 protein reveals a novel SCN-controlled oscillator in the oval nucleus of the bed nucleus of the stria terminalis. J. Neurosci. 24, 781-790 (2004).
  13. Yoo, S. H., et al. PERIOD2::LUCIFERASE real-time reporting of circadian dynamics reveals persistent circadian oscillations in mouse peripheral tissues. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 101, 5339-5346 (2004).
  14. Guilding, C., Piggins, H. D. Challenging the omnipotence of the suprachiasmatic timekeeper: are circadian oscillators present throughout the mammalian brain?. Eur. J. Neurosci. 25, 3195-3216 (2007).
  15. Boulos, Z., Terman, M. Food availability and daily biological rhythms. Neurosci. Biobehav. Rev. 4, 119-131 (1980).
  16. Boulos, Z., Rosenwasser, A. M., Terman, M. Feeding schedules and the circadian organization of behavior in the rat. Behav. Brain Res. 1, 39-65 (1980).
  17. Verwey, M., Amir, S. Food-entrainable circadian oscillators in the brain. Eur. J. Neurosci. 30, 1650-1657 (2009).
  18. Davidson, A. J., Poole, A. S., Yamazaki, S., Menaker, M. Is the food-entrainable circadian oscillator in the digestive system?. Genes Brain Behav. 2, 32-39 (2003).
  19. Hara, R., et al. Restricted feeding entrains liver clock without participation of the suprachiasmatic nucleus. Genes Cells. 6, 269-278 (2001).
  20. Damiola, F., et al. Restricted feeding uncouples circadian oscillators in peripheral tissues from the central pacemaker in the suprachiasmatic nucleus. Genes Dev. 14, 2950-2961 (2000).
  21. Mrosovsky, N. Phase response curves for social entrainment. J. Comp. Physiol. A. 162, 35-46 (1988).
  22. Cain, S. W., et al. Reward and aversive stimuli produce similar nonphotic phase shifts. Behav. Neurosci. 118, 131-137 (2004).
  23. Antle, M. C., Mistlberger, R. E. Circadian clock resetting by sleep deprivation without exercise in the Syrian hamster. J. Neurosci. 20, 9326-9332 (2000).
  24. Banjanin, S., Mrosovsky, N. Preferences of mice, Mus musculus, for different types of running wheel. Lab Anim. 34, 313-318 (2000).
  25. Verwey, M., Lam, G. Y., Amir, S. Circadian rhythms of PERIOD1 expression in the dorsomedial hypothalamic nucleus in the absence of entrained food-anticipatory activity rhythms in rats. Eur. J. Neurosci. 29, 2217-2222 (2009).
  26. Gooley, J. J., Schomer, A., Saper, C. B. The dorsomedial hypothalamic nucleus is critical for the expression of food-entrainable circadian rhythms. Nat. Neurosci. 9, 398-407 (2006).

Play Video

Cite This Article
Verwey, M., Robinson, B., Amir, S. Recording and Analysis of Circadian Rhythms in Running-wheel Activity in Rodents. J. Vis. Exp. (71), e50186, doi:10.3791/50186 (2013).

View Video