我们描述了一种高通量的测量睡眠的方法, 以活动为基础的家庭网箱监测。这种方法比传统的基于脑电图的方法具有优势。它在确定总睡眠持续时间方面得到了很好的验证, 可以成为监测人类疾病模型中睡眠的有力工具。
传统上, 睡眠是由脑电图 (EEG) 监控的。啮齿类动物的脑电图研究需要手术后电极的植入, 然后是长时间的恢复期。为了执行脑电图记录, 动物被连接到一个接收器, 形成一个不自然的拴在头上安装。脑电图监测是耗时的, 对动物携带风险, 并不是一个完全自然的测量睡眠的设置。其他的方法来检测睡眠, 特别是在高通量的方式, 将极大地推动睡眠研究领域。在这里, 我们描述了一种通过基于活动的家庭网箱监测来检测睡眠的验证方法。以往的研究表明, 通过这种方法评估的睡眠与传统的基于脑电图的措施所定义的睡眠有很大程度的一致。虽然这种方法是对总睡眠时间的验证, 重要的是要注意, 睡眠周期应该由一个有更好的时间分辨率的脑电图评估。脑电图还可以区分快速眼球运动 (rem) 和非 REM 睡眠, 更详细地说明睡眠的确切性质。然而, 基于活动的睡眠确定可以用来分析多天未受干扰的睡眠, 并评估睡眠作为对急性事件 (如压力) 的反应。在这里, 我们展示了这个系统的力量, 以检测小鼠对日常腹腔注射的反应。
睡眠有重要的功能, 恢复身体和大脑后的每日负担的觉醒1。已经表明睡眠在记忆保留和一般大脑可塑性方面起着作用1。EEG 是检测睡眠2的黄金标准。在啮齿目动物, 脑电图监测需要手术植入的电极贴在头部安装, 之后, 动物需要一段时间来恢复2。恢复后, 该动物附着在录音设备上, 并给予另一段适应期2。由于这些必要的恢复和适应的时期, EEG 是费时费力的, 不能合理地执行大规模。此外, 电极植入的手术过程对动物有内在的危险。最后, 对脑电研究中评分睡眠的数据分析也非常费力。一种替代的、非侵入性的、高通量的睡眠监测方法将极大地帮助啮齿动物睡眠研究。
一种基于活动的家庭网箱监测系统用于检测睡眠, 解决了脑电图研究的局限性。简单的前提是不活泼的动物很可能是沉睡的动物。它已经表明, 四十年代连续不活动 (作废在十年代世纪) 是一个可靠的测量睡眠以脑电图测量 (显示有88-94% 协议)3。家庭网箱监测系统可用于研究大群动物, 设置时间最少。我们已经表明, 动物需要大约一天的时间习惯到家庭笼监控系统中的单个外壳, 与脑电图研究2所需的几周的恢复相比,4 。此外, 一些设置还可以检测的生理参数, 如核心体温, 心率, 活动, 和喂养。温度和心率是由一个小发射机的植入决定的。这些参数可以提供有关鼠标的更多信息, 并可与睡眠记录并行使用, 进一步增加我们对睡眠的理解以及它是如何受到影响的。
虽然它是一个强大的工具, 但对于可以从基于活动的家庭笼监视中获取的数据类型有一些限制。脑电图研究可以区分 rem 和非 rem 睡眠, 这可能是一个重要的深入了解睡眠结构。基于活动的家庭网箱监测系统只能提供用于总睡眠时间的数据。此外, 尽管基于活动的家庭网箱监测的输出提供了有关睡眠时间的信息, 但由于四十年代间隔的固有限制, 我们无法准确评估时间长短, 因为3。尽管有这些限制, 家庭网箱监测睡眠持续时间提供了一个重要的生物措施, 可能会影响许多下游因素, 包括动物的健康和行为5。
基于活动的家庭网箱监测已被用来检测睡眠在许多研究表明其通用性。我们引用了这些研究的示例4,6,7,8,9,10,11,12。除了所介绍的方法外, 还有其他方法可以通过基于活动的监视来检测睡眠, 每个测试都包含自己的限制13,14。其中一些研究检查长时间的不间断睡眠 (72 小时), 而一些检查睡眠在块24小时。在这项研究中, 我们提出了每24小时的睡眠分析后, 对每日腹腔 (IP) 注射和周期性笼改变的小鼠模型的脆弱 X 综合征 (Fmr1高鼠)。我们选择了Fmr1高鼠, 因为它们减少了睡眠4 , 并且被假定为对感官信息15的超反应。我们的数据突出了在应对紧张事件时检测睡眠模式变化的能力。该方法适用于获取大鼠群中睡眠的一般信息。该方法有助于了解特定基因改变对睡眠的影响, 药理治疗的效果, 或对事件的反应, 如压力源。此外, 该方法提供了一个简单的方法来筛选的反应之前, 开始更多的参与研究。
在这里, 我们提出了一种无创, 高通量的方法, 以确定睡眠时间的基础上的活动监测的家庭笼。这种评估总睡眠时间的方法已经验证了对脑电图研究3。基于活动的家庭网箱监测方法简单, 无创, 适用于大量动物的人口研究。它是有限的, 因为它不能提供睡眠的详细信息 (如睡眠时间和睡眠阶段)。
这种分析方法的缺陷相当容易检测。重要的是, 在研究中没有任何?…
The authors have nothing to disclose.
作者希望感谢 NIH 研究员编辑委员会的编辑协助。这项研究由镍氢 (MH00889) 的壁内研究计划资助。RMS 也得到了 FRAXA 博士后奖学金的支持。
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