小鼠幼犬慢性睡眠剥夺的温和处理方法
Summary
我们描述一种被称为温和处理的睡眠剥夺技术, 调查人员在任何时候都轻轻地对老鼠进行睡眠行为观察。这种方法是一个强大的工具, 让研究人员研究慢性睡眠限制在整个发展可能对未来的大脑生理学和行为的影响。
Abstract
睡眠对于正确的发育和神经可塑性至关重要。此外, 异常睡眠模式是许多神经发育紊乱的特征。研究发展过程中慢性睡眠限制对成人行为的影响可能会增加我们对神经发育紊乱行为症状出现的理解。虽然有许多方法可以用来限制在啮齿类动物的睡眠, 包括强迫运动, 持续中断, 厌恶刺激的表现, 或电击, 许多这些方法是非常紧张的, 不能用于新生小鼠。在这里, 我们描述温和的处理, 睡眠剥夺技术, 可以长期使用在整个发展和成年, 以达到睡眠限制。轻柔的处理包括在睡眠剥夺期间对小鼠进行密切观察, 并要求研究者在不活跃或显示与睡眠相关的行为时, 轻轻地向动物进行刺激。加上脑电图记录, 轻柔的处理可用于选择性地扰乱睡眠的特定阶段, 如快速眼动 (REM) 睡眠。温和的处理技术是一个强大的工具, 研究慢性睡眠限制的影响, 甚至在新生小鼠, 绕过许多更紧张的程序, 用于睡眠剥夺。
Introduction
睡眠在大脑发育过程中对神经元可塑性和突触形成和消除起着至关重要的作用1,2。具体地说, 快速眼动 (REM) 睡眠对于通过加强特定突触和突触修剪2形成稳定的突触电路至关重要。在生命早期的药理睡眠剥夺导致许多生理和行为缺陷3,4。除了药理性睡眠剥夺, 其他形式的睡眠剥夺, 如恒定摇晃, 强迫运动, 或厌恶刺激的表现, 在成年时与抑郁症状的症状相关, 不同的神经激活模式, 以及睡眠时间和睡眠连续性的变化在剥夺5,6,7后的恢复期间。当睡眠在小鼠的长期限制在开发期间超过五周, 行为缺陷被观察后一个月的睡眠恢复8。这些研究表明, 新生啮齿动物的睡眠中断会影响以后的睡眠模式、大脑功能和行为。强调睡眠对人类正常大脑发育的重要性, 许多神经发育障碍患者, 包括自闭症谱系障碍, 结节性硬化症, 易碎 X 综合征, 和注意缺陷/多动紊乱, 报告在睡眠模式的反常性除了各种行为缺陷1。
考虑到与异常睡眠模式相关的神经发育紊乱的数量, 了解睡眠不足对大脑功能和行为的影响是很重要的。然而, 尽管数据支持睡眠在发展过程中的重要性, 但大多数限制或剥夺睡眠动物的方法都集中在成人身上。这些技术包括各种测试, 需要强迫运动活动 (例如,恒定跑步机), 持续中断 (例如,旋转清扫棒或持续新颖的对象演示), 或扰乱动物的起始REM 睡眠 (例如,平台在水上)9,10。虽然这些方法有效地显示了与成人睡眠剥夺相关的问题, 但这些方法都不适合啮齿类动物, 因为它们的流动性有限, 睡眠率高, 以及生活中早期压力的负面影响。由于睡眠在发育过程中的重要性, 了解新生儿幼崽的睡眠限制对成年期的未来行为有何影响至关重要。
一种限制可用于啮齿动物幼崽的睡眠的技术是温和处理。温和的处理涉及调查人员与啮齿动物直接互动的任何时间睡眠行为观察。调查人员可以使用他们的手, 画笔, 或演示新的对象来物理扰乱休眠在新生儿啮齿动物8,10,11,12,13,14.睡眠可以行为由缺乏运动活动, 肌阵挛抽搐和闭眼 (在老啮齿动物幼崽) 确定。脑电图验证证实, 根据这些行为, 以温和的处理中断睡眠, P12 大鼠14的总睡眠时间减少91%。其他用于剥夺幼鼠的技术包括电击和不愉快刺激的表现, 但这些技术不能用于慢性睡眠限制, 比温和处理7更有压力,15. 慢性睡眠限制也可以通过振动协议来完成, 可以与脑电图电极植入和相关的计算机软件一起使用, 但此协议不会阻止所有睡眠, 因此更少控制比温和处理4,16。在没有特定设备、计算机软件或电极植入的情况下连续数天限制或剥夺小鼠睡眠的能力是温和处理技术的一个好处。通过轻柔处理的慢性睡眠限制有效地限制了新生啮齿动物的睡眠, 并在睡眠剥夺期8、11、12之后产生各种行为变化,17。
在这里, 我们描述的结果, 其中慢性睡眠剥夺三小时每天从产后 5 (P5) 到 P42 显著影响小鼠的社交性, 在30天的恢复期内, 睡眠不受干扰。这些结果突显了长期睡眠限制在发展过程中对未来行为的长远影响。
Protocol
Representative Results
Discussion
在这里, 我们描述了一种睡眠剥夺, 温和的处理方法, 可用于啮齿动物幼崽和成人。轻柔的处理要求研究人员在睡眠剥夺期期间观察老鼠, 并在不活动或抽搐时轻轻地刺激动物以防止睡眠。以前的睡眠剥夺研究通过同步脑电图 (EEG) 记录进行验证, 轻柔处理可防止 rem 和非 rem (NREM) 睡眠10。虽然温和的处理是唯一可以用于幼鼠幼崽的睡眠剥夺方法之一, 但它的使用有一些局限性。
<p …Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
这项研究是由镍氢 (MH00889) 的内科学研究计划资助的。RMS 也得到了 FRAXA 博士后奖学金的支持。
Materials
| C57BL/6J mice | Jackson Labs | 000664 | Wildtype mice used |
| Super Mouse 750 Mouse Cage | Lab Products, Inc. | Cages for the mice | |
| SANI-Chips Bedding | PJ Murphys | Bedding for the mice | |
| S&S Bristle Brush Assortment Pack | Staples | Item # 13764, Model AB37100 | Paint brushes are used to gently poke mice |
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