स्पीडिंग पावर में इंफ्रा-धीमी डायनेमिक्स को क्वालिफाइंग और स्लीपिंग मॉस में हार्ट रेट
Summary
यहां, हम चूहों में नॉन-आरईएम स्लीप के तंत्रिका और कार्डियक वैरिएबल की अस्थायी गतिशीलता का वर्णन करने के लिए प्रयोगात्मक और विश्लेषणात्मक प्रक्रियाओं को प्रस्तुत करते हैं, जो ध्वनिक उत्तेजनाओं के लिए सोने की प्रतिक्रिया को नियंत्रित करते हैं।
Abstract
तीन सतर्कता वाले राज्यों में स्तनधारी जीवन पर ज़ोर दिया गया है: जाग, गैर-तेजी से आँख आंदोलन (गैर-आरईएम) नींद और आरईएम की नींद। जैसा कि व्यवहार के अधिक तंत्रिका संबंधी संबंधों को स्वतंत्र रूप से बढ़ते जानवरों में पहचाने जाते हैं, यह तीन गुना उपखंड बहुत सरल हो जाता है। जागरूकता के दौरान, ग्लोबल और स्थानीय कॉर्टिकल गतिविधियों के साथ-साथ परिमित पैरामीटर जैसे कि पुष्पक्रम व्यास और सहानुभूति संबंधी संतुलन, विभिन्न स्तरों के उत्तेजना को परिभाषित करते हैं। यह स्पष्ट नहीं है कि किस हद तक सो भी मस्तिष्क राज्यों की निरंतरता बनाता है, जिसके भीतर संवेदी उत्तेजनाओं और उत्तेजना के लिए लचीलापन की स्थिति और शायद अन्य सो कार्य, धीरे-धीरे भिन्न होते हैं-और परिधीय शारीरिक राज्यों के बीच क्या-भिन्नता होती है। नींद के दौरान कई मापदंडों को मॉनिटर करने के तरीकों के साथ-साथ इन कार्यात्मक विशेषताओं के तारामंडल के गुणों को आगे बढ़ाने के लिए शोध, एक बहुक्रियाशील प्रक्रिया के रूप में नींद की हमारी समझ को परिष्कृत करने के लिए केंद्रीय है जिसके दौरान कई फायदेमंद प्रभावों को पूर्व होना चाहिएecuted। नींद के लक्षणों की विशेषता वाले उपन्यास पैरामीटर की पहचान करना सो विकारों में उपन्यास नैदानिक अवसरों के लिए अवसर खोल देगा।
मानक polysomnographic रिकॉर्डिंग तकनीकों का उपयोग कर इलेक्ट्रोएन्सेफलोग्राम (ईईजी) / इलेक्ट्रोकॉर्टिकोग्राम (ईसीओजी), इलेक्ट्रोमोरोग्राम (ईएमजी), और इलेक्ट्रोकार्डियोग्राम (ईसीजी) सिग्नल के संयुक्त मॉनिटरिंग और विश्लेषण के माध्यम से हम माउस गैर- आरईएम नींद की गतिशील विविधताओं का वर्णन करने के लिए एक प्रक्रिया प्रस्तुत करते हैं। इस दृष्टिकोण का उपयोग करते हुए, हमने पाया कि माउस गैर-आरईएम नींद समन्वित तंत्रिका और कार्डियक दोलनों के चक्रों में व्यवस्थित किया गया है जो बाहरी उत्तेजनाओं को उच्च और निम्न कमजोरी के लगातार 25-सेकंड अंतराल उत्पन्न करता है। इसलिए, केंद्रीय और स्वायत्त तंत्रिका तंत्र समेकित गैर-आरईएम नींद के दौरान व्यवहारिक रूप से अलग नींद राज्यों के रूप में समन्वित होते हैं। हम पॉलिसोमोनोग्राफिक ( यानी, ईईजी / ईएमजी ईसीजी के साथ मिलकर संयुक्त) के लिए सर्जिकल हस्तक्षेप करते हैं इन चक्रों को स्वतंत्र रूप से सोते हुए माउस को ट्रैक करने के लिए मॉनिटरिंग, क्लीटी के विश्लेषणजागने की संभावना में अपनी भूमिका का आकलन करने के लिए अपनी गतिशीलता को ध्वस्त करें और ध्वनिक उत्तेजना प्रोटोकॉल। हमारे दृष्टिकोण पहले से ही मानव सोने के लिए बढ़ा दिया गया है और स्तनधारियों में गैर-आरईएम नींद के सिद्धांतों के आम आयोजन सिद्धांतों को उजागर करने का वादा किया गया है।
Introduction
स्तनधारी नींद एक व्यवहारिक स्थिति है जो पर्यावरण उत्तेजनाओं के लिए आराम और लचीलापन है। इस स्पष्ट एकरूपता के बावजूद, पोलियोमोनोोग्राफिक और ऑटोोनॉमिक मापदंडों से संकेत मिलता है कि नींद कई अस्थायी और स्थानिक स्तर 1 पर गुणात्मक और मात्रात्मक रूप से भिन्न तंत्रिका और दैहिक राज्यों के बीच चलता है। दस मिनट से अधिक मिनटों तक, गैर-आरईएम और आरईएम नींद के बीच स्विच होता है। गैर-आरईएम की नींद ईईजी में बड़े-आयाम, कम आवृत्ति गतिविधि के साथ, ~ 0.5-4 हर्ट्ज के आसपास वर्णक्रमीय शिखर के साथ होती है, जबकि आरईएम नींद थीटा बैंड (6-10 हर्ट्ज) में नियमित ईईजी गतिविधि दिखाती है, साथ में पेशी परमाणु 2 गैर-आरईएम नींद के भीतर, प्रकाश (एस 2) और गहरी धीमी गति वाली तरंग नींद (एसडब्ल्यूएस) के माध्यम से मानव चक्र। जैसा कि उनके नामकरण से पता चलता है, ये दो चरणों क्रमशः 3 , 4 , कम और उच्च उत्तेजना थ्रेशोल्ड दिखाते हैं, और वे मुख्य रूप से कम-घनत्व के घनत्व में भिन्न होते हैंएन्डी कॉर्टिकल ईईजी शक्ति, जिसे धीमी गति वाली लहर गतिविधि (एसडब्ल्यूए; 0.75-4 एचजे) कहा जाता है। गैर-एकरूपता एस 2 और एसडब्लूएस के प्रत्येक व्यक्ति के मुकाबले में मिनटों पर- उप-सेकंड-टाइल्स के लिए बनी रहती है, जो बड़े पैमाने पर एक मुक्केबाज़ी 5 , 6 के दौरान SWA की चर उपस्थिति द्वारा विस्तृत रूप से प्रलेखित है, लेकिन यह भी ईईजी और क्षेत्र संभावित लय उच्च आवृत्तियों, सिग्मा बैंड (10-15 हर्ट्ज) और गामा लय (80 – 120 हर्ट्ज) में स्पिन्ंडल तरंगों सहित (समीक्षा के लिए, 7 , 8 , 9 , 10 देखें )।
सूक्ष्म होने के बजाय, ये भिन्नरूप मानदंडों में सोते हुए कॉर्टिकल राज्य को स्पेक्ट्रम के चरम पर स्थानांतरित करते हैं। गैर-आरईएम की नींद के लिए, एसएचएए की एक प्रमुखता से इन सीमाओं को लेकर राज्यों को अनुमान लगाया जा रहा है कि वेक आवृत्ति वाले घटकों का पर्याप्त अनुपात 11 <suP>, 12 कृन्तकों और बिल्लियों में, हालांकि गैर-आरईएम नींद चरणों में विभाजित नहीं होती है, एक संक्षिप्त अवधि जिसे मध्यवर्ती नींद (आईएस) आरईई नींद की शुरुआत 13 से पहले उभरती है। आईएस के दौरान, आरईएम की नींद की विशेषताओं जैसे कि हिप्पोकैम्पल थेटा गतिविधि और पॉटो-जेनीकुलो-ओस्सीपिटल तरंगों की शुरुआत होती है, जबकि गैर-आरईएम नींद के हस्ताक्षर, जैसे कि स्पिंडल तरंगों और एसडब्ल्यूए, अभी भी मौजूद हैं, जो दो नींद राज्यों 14 , 15 के बीच एक मिश्रण का संकेत है। इसके बावजूद, आईएस कार्यात्मक रूप से अलग हो सकता है क्योंकि यह एंटीडिपेंटेंट्स 16 और पूर्व जागने 17 के दौरान उपन्यास ऑब्जेक्ट प्रस्तुति के द्वारा नियंत्रित किया जाता है, और यह उत्तेजना की दहलीज 18 सेट करने में योगदान देता है। इसके अलावा, आज़ादी से चलने वाली चूहों के ईईजी और ईएमजी मापदंडों के राज्य अंतरिक्ष भूखंड, 14 अंक के क्लस्टर दिखाते हैं जो गैर-आरईएम की नींद, आरईएम की नींद और जागने के बीच निरंतर है। जागरूकता या आरईएम की नींद दर्ज किए बिना एसडब्ल्यूए में छिटपुट गिरावट भी होती है, जो 14 , 1 9 , 20 के समेकित गैर-आरईएम नींद के दौरान कम-और-उच्च आवृत्ति घटकों के सापेक्ष उपस्थिति में पर्याप्त उतार-चढ़ाव की ओर जाता है। अंत में, गैर REM नींद के दौरान SWA और उच्च आवृत्ति लय की चर अनुपात घटित न केवल समय में, लेकिन यह भी cortical क्षेत्रों 19 के बीच आयाम और तुल्यकालन में क्षेत्रीय मतभेद दिखा।
स्तनधारी गैर आरईएम नींद वर्दी से दूर है हालांकि, क्या इस तरह की एकरूपता उन राज्यों की ओर ले जाती है जो फ़ंक्शन और व्यवहार के गुणों में भिन्न होती हैं, यह स्पष्ट नहीं है। कई प्रकार की नींद विकारों में, निरंतर जागरूकता और अनुचित मोटर व्यवहार द्वारा निरंतर नींद बाधित होती है। इसके अलावा, वर्णक्रमीय विश्लेषण ईईजी 21 में उच्च आवृत्तियों की रिश्तेदार उपस्थिति में परिवर्तन दिखाते हैंऔर ऑटोमोनिक मापदंडों में, जैसे श्वसन की दर और हृदय को पिटाई 22 स्थिर नींद राज्यों का क्रमबद्ध अनुक्रम इस प्रकार परेशान है, और एक अनियंत्रित तरीके से कॉर्टिकल और / या ऑटोोनोमिक उत्तेजना के तत्वों को घुसपैठ करते हैं। इसलिए, नींद राज्यों की निरंतरता को समझना रोगों के लिए संभव प्रासंगिकता है इसके अतिरिक्त, शहरी परिवेशों में पर्यावरण शोर से नींद की उलझन सामान्य स्वास्थ्य जोखिमों से जुड़ी हुई है, नींद 23 के दौरान ऊंची भेद्यता के क्षणों की पहचान करने के लिए यह महत्वपूर्ण है।
स्लीपिंग इंसानों में व्यवहारिक उत्तेजना प्रयोगों से पता चलता है कि एसडब्ल्यूए-वर्चुअल गैर-आरईएम स्लीप (स्टेज एस 3) से उठना कठिन है, जबकि प्रकाश गैर-आरईएम नींद (स्टेज एस 2) और आरईएम नींद शो तुलनीय और निचला उत्तेजना थ्रेसहोल्ड 4 । कम ध्वनि उत्तेजनाओं की कॉर्टिकल प्रोसेसिंग में आरईएम सो, एस 2, और एस 3 24 के बीच काफी भिन्नता है ,25 , यह इंगित करता है कि राज्य-विशिष्ट cortical गतिविधि पैटर्न संवेदी प्रसंस्करण के पहले चरण को विनियमित करते हैं। मनुष्यों में गैर-आरईएम की नींद के लिए, शोर के प्रति जागरूक होने की प्रवृत्ति ईईजी 26 , 27 , 28 में स्पिंडल तरंगों और अल्फा लय की उपस्थिति से भिन्न होती है। स्पिंडल के दौरान थलमकोर्टलिक तालबद्धता के साथ थैलैमिक और कॉर्टिकल दोनों स्तरों पर बढ़ाया अन्तर्ग्रथनी निषेध होता है, जो संवेदी प्रसंस्करण 7 के क्षीणन में योगदान करने के लिए माना जाता है।
समय पर शोर-प्रतिरोधी और कमजोर नींद का आयोजन कैसे होता है, और उनके निर्धारक क्या हैं? चूहों और इंसान दोनों में, हमने हाल ही में इन्फ्रा-धीमा, तंत्रिका तालों में 0.02-Hz दोलन की पहचान की। इस 0.02-हर्ट्ज दोलन के चरण के आधार पर, चूहों ने बाह्य उत्तेजनाओं को चर प्रतिक्रिया दिखाया, या तो जागने या नींद आनाश शोर दिलचस्प बात यह है कि, यह दोलन दिल की धड़कन की दर से संबंधित था, यह दर्शाता है कि स्वायत्त तंत्रिका तंत्र बाहरी उत्तेजनाओं 1 के लिए नींद की भेद्यता के मॉडुलन में भाग लेता है। मेमोरी से संबंधित हिप्पोकैम्पल लय भी इस ताल में आयोजित किए गए थे, और, सबसे ताज्जुब की, इसकी ताकत मनुष्यों में स्मृति समेकन की गुणवत्ता से संबंधित है। 0.02-हर्ट्ज दोलन इस प्रकार कृंतक और मानव गैर-आरईएम नींद का एक संगठनात्मक सिद्धांत माना जाता है जो पर्यावरण और आंतरिक मेमोरी प्रोसेसिंग के लिए दोनों संवेदनशीलता को नियंत्रित करता है। यह फिर से नींद राज्यों के बहुपरामाणु और निरंतर मूल्यांकन के लिए उनकी कार्यक्षमता को पहचानने और संभावित भेद्यता की साइटों की पहचान करने की आवश्यकता पर प्रकाश डाला।
यहां, हम इन ईएजी / ईसीओजी और ईएमजी-ईसीजी मापन, संवेदी उत्तेजनाओं के संपर्क के लिए चूहों के शल्यचिकित्सा के आरोपण सहित इन गतिशीलता के तरंग को निकालने के लिए एक प्रक्रिया प्रस्तुत करते हैं।एन डी विश्लेषण दिनचर्या इस प्रक्रिया में नींद को निरंतर भिन्न-भिन्न होने वाली उच्च संगठित सतर्कता स्थिति के रूप में देखने के लिए एक आधार प्रदान किया जाता है, जिसके दौरान विभिन्न बुनियादी नींद कार्य क्रमिक रूप से निष्पादित होते हैं। अधिक सामान्यतः, प्रक्रिया स्वास्थ्य और बीमारी दोनों राज्यों में नींद के दौरान एक व्यवहारिक परिणाम से पहले वर्णक्रमीय और स्वायत्त सुविधाओं को निकालने के उद्देश्य से दृष्टिकोण पर लागू होती है।
Protocol
Representative Results
Discussion
यहां, हम दिखाते हैं कि ईईजी, ईएमजी, और ईसीजी वैरिएबल को एकीकृत करने वाली गैर- आरईएम नींद की निरंतर अस्थायी प्रोफ़ाइल कैसे स्थापित करें। यह माउस नींद का एक समेकित विवरण विकसित करने की ओर पहला कदम है, जो कि …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
हम सभी प्रयोगशाला सदस्यों को इस पांडुलिपि के लेखन और सावधान पढ़ने के लिए उनके योगदान के लिए धन्यवाद करते हैं। हम शोर से जुड़े प्रोटोकॉल पर उपयोगी टिप्पणियों के लिए डॉ। जीसेले फेरेंड और डॉ। जीन-यवेस चेटन को शोर एक्सपोज़र के लिए मूल लैबवियो निष्पादन योग्य फ़ाइलों को प्रदान करने के लिए उत्तेजित बहस के लिए पॉल फ्रैंकन के लिए आभारी हैं। निधिकरण स्विस नेशनल साइंस फाउंडेशन (अनुदान 31003, 46244 और 31003 क्रीया 66318) और एटैट डी वाड द्वारा प्रदान किया गया था।
Materials
| 2-components epoxy glue | Henkel | Loctite EA 3450 | |
| Absorbable Suturing Fiber (Prolene) | Ethicon | 5-0 FS-3 | |
| Adson Forceps | FST | 11006-12 | |
| Antiseptic swab | VWR | 149-0332 | |
| Attane Isoflurane | Piramal | Isoflurane 250mL | |
| Connectors 3×2-channels | ENA AG | 2.316 | Raster 2.00 x 2.00 mm; size 5x8x9 mm; pin size 5mm; http://www.ena.ch/ |
| Dragonfly commutator | Dragonfly | Model #SL-10 | |
| EMBLA amplifier | EMBLA | A10 amplifier | |
| Fine scissors | FST | 14108-09 | |
| Flat Head Gold-plated steel screw | J.I. Morris | FF00CE125 | https://jimorrisco.com/ |
| Gold wire | CMSA | T.69 5gr | http://www.cmsa.ch/en/ |
| Hemostatic sponge | Pfizer | Gelfoam | |
| iodine-based disinfectant (Betadine) | Mundipharma | standart solution 60mL | |
| Komet drill steel 1/005PM104 | UNOR AG | 22310 | |
| Matlab Analysis Software | MathWorks | R2016b | https://ch.mathworks.com/products/matlab.html |
| Microdrill | Fine Science Tools | 96758 | |
| Mouse Gas Anesthesia Head Holder | Kopf Instruments | Model 923-B | http://kopfinstruments.com/product/model-923-b-mouse-gas-anesthesia-head-holder/ |
| Ophtalmic ointment | Pharmamedica | VITA-POS | |
| Paladur (liquid) | UNOR AG | 2260215 | for dental cement |
| Palavit (powder) | UNOR AG | 5410929 | for dental cement |
| Small Animal Stereotaxic Frame | Kopf Instruments | Model 930 | http://kopfinstruments.com/product/model-930-small-animal-stereotaxic-frame-assembly/ |
| Soldering wire | Stannol | 593072 | |
| Temperature controller – Mini rectal probe | Phymep | 4090502 | http://www.phymep.com/produit/dc-temperature-controller/ |
| Temperature controller- heating pad | Phymep | 4090205 | http://www.phymep.com/produit/dc-temperature-controller/ |
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