印刷业记录程序在小鼠体内测量睡眠

Summary

记录行为自由的小鼠的脑电图 （EEG） 和肌电图 （EMG） 是将行为和生理学与睡眠和觉醒相关联的关键步骤。此处描述的实验方案提供了一种基于电缆的系统，用于获取小鼠的 EEG 和 EMG 记录。

Abstract

记录小动物（如小鼠和大鼠）的硬膜外脑电图 （EEG） 和肌电图 （EMG） 对于研究睡眠-觉醒调节的顺势动力学和电路至关重要。在许多实验室中，基于电缆的睡眠记录系统用于监测行为自由的小鼠的脑电图和肌电图，并结合计算机软件根据脑电图数据的功率谱分析对警觉状态进行自动评分。此系统的详细描述在此处详细介绍。在 1 个半球的额叶皮质区域和顶叶区域植入钢螺钉，用于监测脑电图信号。此外，通过在双侧颈部肌肉中放置导线来监测 EMG 活动。非快速眼动 （Non-REM;NREM） 睡眠的特征是脑电图中 delta 活动低于 4 Hz 的大而慢的脑电波，而在从 NREM 到 REM 睡眠的过渡中可以观察到从 6 到 10 Hz 的 theta 范围内的低频 delta 活动转变为快速低电压脑电图。相比之下，觉醒是通过 EEG 轨迹中的低电压至中电压脑电波和显着的 EMG 活动来识别的。

Introduction

技术的进步往往沉淀飞跃的神经生物学过程的理解。例如，汉斯Berger的发现于1929年，从人的头皮记录电势采取正弦波的形式，其频率直接与受试者的觉醒状态的水平，导致在睡眠觉醒的理解迅速进展法规，在动物和人类一样的^。1为了这一天的electroencephlogram（EEG），与肌电图（EMG）， 即相结合，由骨骼肌产生的电活动，代表了几乎所有的实验和临床数据"脊梁"评估，即寻求相关行为和生理与皮质神经元的行为动物，包括人类的活动。在最基本的睡眠研究实验室这些脑电图记录是通过使用一个基于电缆的系统（图1），其中获得ð执行ATA进行离线到图案和频谱分析[例如，施加快速傅立叶变换（FFT）算法]来确定受试者的警觉状态被记录^。2，第3睡眠由快速眼动（REM）和非快速眼动（NREM）睡眠。 REM睡眠的特征在于快速低压脑电图，随机眼球运动，和肌肉弛缓，一种状态，其中的肌肉得到有效瘫痪。 REM睡眠也被称为异相睡眠的，因为大脑活动类似于觉醒，而体是来自大脑的主要断开，似乎是在深度睡眠。与此相反，运动神经元期间NREM睡眠刺激但没有眼睛运动。人NREM睡眠可分为4个阶段，其中第4阶段被称为深睡眠或慢波睡眠，并与0.5之间的三角活动确定大的，缓慢的脑电波 - 4赫兹的脑电图。另一方面，在较小的动物NREM睡眠的相之间的细分，象大鼠次的小鼠，还没有建立，主要是因为它们在人类可见没有睡眠的长综合时间。

Protocol

伦理声明:涉及动物主题程序已经批准在筑波大学的体制动物实验委员会。

1.准备电极和电缆脑电图/肌电图记录

1. 按照下列程序准备脑电/肌电图记录电极。
   注意:电极是一次性的，并且只能用于1动物。认真规划所有连接器的接线配置。将标记的连接器正确的方向。
   1. 焊接一个4针接头的每个引脚到2厘米的不锈钢丝。简言之，把导线到销的一个端部，放置一个热烙铁到丝销接头，和熔体一些焊料以保证足够的刚焊接操作顺利进入关节。要小心，不要过多的热量适用于针;否则，绕销塑料就会熔化。
   2. 焊锡的每个附连到销头的头部2导线的自由端的1.0毫米直径的不锈钢螺钉。简言之，把导线以下面的螺丝头的螺纹的自由端，放置一个热烙铁到线螺纹接头，和熔体一些焊料以保证足够的刚焊接操作顺利进入关节。在2线与螺丝作为脑电图记录电极，而2线无螺丝作为肌电记录电极。
   3. 用剪刀剥离关闭1毫米绝缘的肌电电极年底增加了肌电图信号的质量。
   4. 完全覆盖所有的焊接管脚用环氧树脂胶粘剂用细木棍或牙签，以减少在脑电图/肌电图记录的电噪声。
2. 对于如下所述的滑环连接电极准备的电缆。该电缆可重复使用。
   1. 焊接一个4针FFC / FPC连接器的每个引脚有30厘米的扁平电缆的电线。简言之，把导线到销的剥离端，放置一个热烙铁上线脚关节和一些熔化焊锡，以确保刚够焊料运行顺利进入关节。
      注意:选择扁平电缆，它是适....

Results

图1B示出的鼠标脑电图在不同警觉状态的例子。如表 1所示，信号出现时间被分类为NREM睡眠如果脑电图显示缓慢的大脑电波低于4 Hz的δ节奏和肌电图仅具有弱或无信号。时期被列为REM睡眠，如果脑电图显示6和10赫兹之间的θ范围内迅速低电压脑电波和肌电图显示低振幅。其他历元应归类为觉醒（即，低到中等电压EEG和发生EMG活动的）。

例如，在该协议中描述的脑电/肌电图记录设置可被用于确定下基线条件或含咖啡因的处理后的睡眠量和C57BL / 6小鼠的睡眠/清醒轮廓（ 图2和3）。

B项数基线条件，小鼠，这是夜间活动的动物，显示出明显的昼夜节律睡眠-觉醒节律，作为在光期间比在暗1（图2A.......

Discussion

这个协议描述一个建立​​脑电/肌电图记录，允许睡眠和清醒的下低噪声，低成本，以及高通量条件的评估。由于脑电图/ EMG电极头组件的小尺寸，本系统可与其它植入物用于帧内脑实验，包括光遗传学（光纤植入），或结合同步插管植入，微注射的药物进入鼠标进行组合脑^31。此外，电极头组件相对于多针头的设计提供了灵活性在记录信道数，如果需要的额外的电信号（例如，对侧脑电图，眼电或局部场电位）测量。

然而，个人住房需要在这个协议中，这因此限制行为状态的评估， 即所描述的基于电缆的设计，睡眠和华kefulness，与社会互动或复杂的行为测试的组合。在这些情况下，一个无线睡眠监测系统很可能更合适，尽管遥测设备不是没有自己的限制特性，特别是电池的成本和寿命。

脑电图/ EMG信号的质量是根据在图 1和表 1。威格利电极中所示的标准行为状态的得分重要（即，螺丝）往往是造成在脑电图.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
4 针接头	Hirose	A3B-4PA-2DSA（71）
氨苄青霉素	明治精华
模数转换器	康泰克	AD16-16U（PCIEV）
咖啡因	Sigma	C0750
硬质合金切割机	Minitor	B1055
压接外壳	Hirose	DF11-4DS-2C
压接插座	广濑	DF11-30SC
牙科粘接剂 （Toughron Rebase）	三木化学产品
环氧树脂胶粘剂	小西	#16351
FFC/FPC 连接器	本田通信工业	FFC-10BMEP1（B）
扁平电缆	日立电缆	20528-ST LF
瞬溶胶 （Aron Alpha A）	Toagosei	N/A
美洛昔康	勃林格殷格翰	N/A
戊巴比妥	Kyoritsu Seiyaku	N/A
信号放大器	Biotex	N/A
睡眠记录室	APL	N/A
SleepSign 软件	Kissei Comtec	N/A	用于脑电图/肌电图记录/分析
滑环	Biotex	N/A
不锈钢螺丝	山崎	N/A	φ1.0 次2.0
不锈钢丝	Cooner Wire	AS633