Method Article

마우스 절전 모드를 측정 등사 기록 절차

DOI:

10.3791/53678

⸱

January 25th, 2016

 ,  ,  ,  ,  , 
1International Institute for Integrative Sleep Medicine (WPI-IIIS), University of Tsukuba, 2Public Sector/Medical Solutions, Kissei Comtech Co., Ltd

In This Article

Summary

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자유롭게 행동하는 쥐에서 뇌파(EEG)와 근전도(EMG)를 기록하는 것은 행동 및 생리학을 수면 및 각성과 연관시키는 중요한 단계입니다. 본 명세서에 기술된 실험 프로토콜은 마우스에서 EEG 및 EMG 기록을 획득하기 위한 케이블-기반 시스템을 제공한다.

Abstract

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쥐와 쥐와 같은 작은 동물의 경막외 뇌파(EEG)와 근전도(EMG)를 기록하는 것은 수면-각성 조절의 항상역학과 회로를 연구하는 데 중추적인 역할을 했습니다. 많은 실험실에서 케이블 기반 수면 기록 시스템을 사용하여 EEG 데이터의 전력 스펙트럼 분석을 기반으로 경계 상태의 자동 점수를 매기기 위한 컴퓨터 소프트웨어와 함께 자유롭게 행동하는 마우스의 EEG 및 EMG를 모니터링합니다. 이 시스템에 대한 설명은 여기에 자세히 설명되어 있습니다. 강철 나사는 EEG 신호를 모니터링하기 위해 전두엽 피질 영역과 1 반구의 두정엽 영역에 이식됩니다. 또한 EMG 활성은 양쪽 목 근육에 있는 와이어의 양측 배치에 의해 모니터링됩니다. 비급격 안구 운동(Non-REM; NREM) 수면은 EEG에서 델타 활성이 4Hz 미만인 크고 느린 뇌파를 특징으로 하는 반면, NREM 수면에서 REM 수면으로의 전환에서 6Hz에서 10Hz 사이의 세타 범위에서 저주파 델타 활동에서 빠른 저전압 EEG로의 전환이 관찰될 수 있습니다. 대조적으로, 각성은 EEG 추적에서 저전압 및 중전압 뇌파와 상당한 EMG 활동으로 식별됩니다.

Introduction

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기술의 발전은 종종 신경 생물학적 과정의 이해에 양자 도약을 침전했다. 예를 들어, 인간의 두피로부터 기록 된 전기적 전위는 정현파의 형태를 걸린 1929 년 한스 버거의 발견은, 주파수가 직접 피사체의 각성의 수준과 관련하여, 휴면 각성의 이해의 급속한 발전을 주도 모두 동물과 인간 모두 규제,. 1이 날 electroencephlogram (EEG)에, 근전도 (EMG), 즉.와 함께, 골격근에 의해 생산 된 전기 활동은, 거의 모든 실험과 임상의 데이터 "백본"을 나타냅니다 인간을 포함한 동물을 행동에 대뇌 피질의 뉴런의 활동과 행동과 생리학의 상관 관계를 추구 평가. 가장 기본적인 수면 연구소에서는 이러한 뇌파 기록은 D를 인수, 상기 케이블 기반 시스템 (그림 1)를 사용하여 수행됩니다ATA가 패턴과 스펙트럼 분석에 오프라인 행한다 [예를 들면., 고속 푸리에 변환 (FFT) 알고리즘이 변환을 적용하는, 상기 환자의 각성 상태가 기록되는 결정한다. (2), (3) 슬립이 급속 안구 운동으로 구성 (REM)과 비 REM 수면 (NREM) 수면. REM 수면은 빠른 저전압 뇌파, 임의의 안구 운동, 근육 atonia, 근육이 효과적으로 마비 된 상태에 의해 특징입니다. 몸은 뇌에서 주....

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Protocol

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윤리 문 : 동물 주제와 관련된 절차는 쓰쿠바 대학의 기관 동물 실험위원회에 의해 승인되었습니다.

EEG / EMG 녹음 1. 전극의 제조 및 케이블

  1. 다음 절차에 따라 EEG / EMG 기록 전극을 준비한다.
    주 : 전극은 일회용 1 동물에 대해서만 사용될 수있다. 신중하게 모든 커넥터 배선 구성을 계획합니다. 올바른 방향에 대한 커넥터에 마크를 놓습니다.
    1. 2 cm의 스테인레스 스틸 와이어로 4 핀 헤더의 각 핀을 납땜. 간단히, 핀 와이어의 한쪽 끝을 잡아 와이어 핀 조인트에 뜨거운 납땜 인두를 배치하고, 그 충분한 솔더 조인트에 원활하게 실행하기 위해 일부 솔더를 용융. 핀에 너무 많은 열을 적용하지 않도록주의하십시오; 그렇지 핀 주위 플라스틱 용융한다.
    2. 헤드 핀 헤더에 연결된 배선은 각각의 자유 단부 솔더1.0 mm 직경의 스테인레스 나사. 간단히, 나사 머리 아래 스레드 와이어의 끝을 잡고 와이어 나사 조인트에 뜨거운 납땜 인두를 배치하고, 그 충분한 솔더 조인트에 원활하게 실행하기 위해 일부 솔더를 용융. 나사없이 2 선은 근전도 기록 전극 역할을하는 반면 나사 2 전선, 뇌파 기록 전극의 역할을한다.
    3. EMG 신호의 질을 높이기 위해 EMG 전극의....

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Results

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그림 1B는 다른 경계 상태에서 마우스 뇌파의 예를 보여줍니다. 표 1에 나타낸 바와 같이 EEG는 4 Hz에서 아래 델타 리듬 크고 느린 뇌파를 도시하고 EMG 만 없거나 약한 신호를 가지고있는 경우, 에포크는 NREM 수면으로 분류된다. 뇌파 6, 10 Hz의 사이의 세타 범위에서 빠른 저전압 뇌파를 보여주고 EMG가 낮은 진폭을 표시하는 경우 신 (新) 시대는 REM 수면으로 분류하고 있습니다. 다른 시대가 깨어으로 분류한다 (예. 저에 온건 한 전압 뇌파 및 근전도 활동의 발생).

예를 들어,이 프로토콜에 설명 된 EEG / EMG 기록 셋업 기준선 조건 또는 카페인 처리 후의 슬립 량 및 C57BL / 6 마우스의 슬립 / 웨이크 프로파일을 결정하는데 사용될 수있다

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Discussion

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이 프로토콜은 저잡음, 비용 효과, 높은 처리량 조건에서 수면과 각성의 평가를 할 수 있습니다 EEG / EMG 녹음을위한 셋업을 설명합니다. 인해 EEG / EMG 전극 헤드 조립체의 작은 크기로,이 시스템은 마우스에 약물 optogenetics (광섬유 주입) 또는, 함께 동시 정맥 주입으로, microinfusion 포함한 인트라 - 뇌 실험 다른 임플란트와 결합 할 수있다 부가적인 전기 신호 (예., 반대측 EEG, electrooculogram 또는 로컬 필드 전위)의 측정이 필요한 경우 뇌. 31 또한, 멀티 핀 헤더에 대한 상기 전극 헤드 조립체의 설계는, 녹화 채널의 개수에 유연성을 제공한다 .

그러나, 개별 주택 그러므로 행동 상태의 평가를 제한이 프로토콜, 즉에 설명 된 케이블 기반의 설계가 필요합니다., 수면과 워싱턴kefulness, 사회적 상호 작용이나 복잡한 행동 테스트와 함께. 원격 측정 장치가 자.......

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Disclosures

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저자 Yujiro Tauguchi와 Sayaka Kohtoh는 이 기사에 사용된 EEG/EMG 데이터의 획득 및 자동 채점을 위한 SleepSign 소프트웨어를 개발하는 Kissei Comtech Co., Ltd의 직원입니다.

Acknowledgements

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이 원고를 작성하는 데 도움을 주신 Larry D. Frye 박사님께 감사드립니다. 이 연구는 일본 과학 진흥 협회 과학 연구 보조금 원조 24300129 (M.L.), 25890005 (Y.O.) 및 26640025 (Y.T.), 국립 농업 식품 연구 기구 (Y.U.), 문부 과학성의 세계 최고의 국제 연구 센터 이니셔티브 (WPI)의 지원을 받았습니다. Y.T., Y.U. 및 M.L.) 일본 네슬레 영양 위원회(Nestlé Nutrition Council, Japan)에서 M.L.로 요청했습니다.

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
4 핀 헤더HiroseA3B-4PA-2DSA (71)
AmpicillinMeiji Seika
아날로그-디지털 컨버터ContecAD16-16U (PCIEV)
카페인시그마C0750
카바이드 커터MinitorB1055
크림프 하우징HiroseDF11-4DS-2C
크림프 소켓HiroseDF11-30SC
치과 용 시멘트 (Toughron Rebase)Miki Chemical Product
에폭시 접착제Konishi# 16351
FFC / FPC 커넥터Honda Tsushin KogyoFFC-10BMEP1 (B)
플랫 케이블Hitachi Cable20528-ST LF
인스턴트 접착제 (Aron Alpha A)ToagoseiN/A
MeloxicamBoehringer IngelheimN/A
PentobarbitalKyoritsu SeiyakuN/A
신호 증폭기BiotexN/A
수면 기록 챔버APLN/A
SleepSign 소프트웨어Kissei ComtecEEG/EMG 기록/분석
용 N/A슬립 링BiotexN/A
스테인레스 스틸 스크류YamazakiN/Aφ 1.0 &배; 2.0
스테인레스 스틸 와이어Cooner 와이어AS633

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Berger, H. Über das Elektrenkephalogramm des Menschen. Arch. Psych. 87 (1), 527-570 (1929).
  2. Tobler, I., Deboer, T., Fischer, M. Sleep and sleep regulation in normal and prion protein-deficient mice. J. Neurosci. 17 (5), 1869-1879 (1997).
  3. Kohtoh, S., et al.

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Tags

Polygraphic RecordingEEG EMG MonitoringSleep Wake AnalysisStereotaxic ImplantationEpidural Electrode PlacementPower Spectrum AnalysisAutomatic Vigilance ScoringCaffeine Sleep EffectsMouse Sleep RecordingEEG Signal Processing

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