والحرمان من النوم المزمن في الماوس الجراء عن طريق لطيف المناولة
Summary
يصف لنا نوم حرمان تقنية تعرف باسم لطيف التعامل فيها المحققون بلطف همز الفئران أي وقت النوم السلوك الملاحظ. هذا الأسلوب هو أداة قوية أن يسمح للباحثين بدراسة الآثار التي يمكن أن يكون التقييد النوم المزمن في جميع أنحاء التنمية على المخ مستقبلا علم وظائف الأعضاء والسلوك.
Abstract
النوم ضروري للنمو السليم واللدونه العصبية. وعلاوة على ذلك، تتميز أنماط النوم غير طبيعي للعديد من الاضطرابات النمائية. دراسة تقييد النوم كيف المزمنة خلال التنمية يمكن أن تؤثر على سلوك الكبار قد تضيف إلى فهمنا لظهور الأعراض السلوكية للاضطرابات النمائية. وبينما هناك العديد من الأساليب التي يمكن استخدامها لتقييد النوم في القوارض بما في ذلك الحركة القسرية، والتعطيل المستمر، والعرض التقديمي للتحفيز البرود، أو صدمة كهربائية، العديد من هذه الأساليب هي مجهدة للغاية ولا يمكن استخدامه في الفئران حديثي الولادة. هنا، نحن تصف التعامل مع لطيف، أسلوب حرمان نوم التي يمكن استخدامها المزمن في التنمية وفي مرحلة البلوغ لتحقيق تقييد النوم. معالجة لطيف ينطوي على المراقبة الدقيقة للفئران طوال فترة الحرمان من النوم ويحتاج الباحث همز الحيوانات بلطف كلما كانت خاملة أو عرض السلوكيات المرتبطة بالنوم. مقترنا مع تسجيلات التخطيط الدماغي، يمكن معالجة لطيف لتعطيل بشكل انتقائي بمرحلة معينة من النوم مثل نوم حركة العين السريعة (REM). أسلوب التعامل مع لطيف هو أداة قوية لدراسة آثار تقييد النوم المزمنة حتى في الفئران حديثي الولادة التي تلتف العديد من الإجراءات أكثر إرهاقاً المستخدمة للحرمان من النوم.
Introduction
النوم يلعب دوراً حاسما في تشكيل الخلايا العصبية اللدونة والمشبك والقضاء خلال الدماغ التنمية1،2. على وجه التحديد، أمر أساسي لتشكيل الدوائر متشابك مستقرة من خلال تعزيز كلا نهايات محددة وتشذيب متشابك2نوم حركة العين السريعة (REM). الحرمان من النوم الدوائي المبكر في الحياة يؤدي إلى كثير من حالات العجز الفسيولوجية والسلوكية3،4. بالإضافة إلى النوم الدوائي الحرمان، وأشكال أخرى من الحرمان من النوم مثل الهز المستمر، أجبرت الحركة، أو تقديم حافز البرود ارتبطت بأعراض مثل الاكتئاب خلال مرحلة البلوغ، مختلفة العصبية أنماط التنشيط، والتغييرات في استمرارية النوم الوقت والنوم خلال فترة انتعاش عقب الحرمان5،،من67. عندما يتم تقييد النوم المزمن في الفئران لأكثر من خمسة أسابيع خلال التنمية، لوحظت العجز السلوكية بعد شهر من النوم الانتعاش8. أخذت معا، تشير هذه الدراسات إلى أن اضطراب النوم في القوارض حديثي الولادة يمكن أن تؤثر على أنماط النوم لاحق ووظيفة الدماغ والسلوك. تسليط الضوء على أهمية النوم لنمو الدماغ الطبيعي في البشر، والعديد من المرضى الذين يعانون من اضطرابات عصبية، بما في ذلك اضطرابات طيف التوحد والتصلب درني المعقدة ومتلازمة X الهشة والاهتمام-العجز/فرط النشاط اضطراب، تقرير شذوذ في أنماط النوم بالإضافة إلى مجموعة متنوعة من العجز السلوكية1.
نظراً للعدد الاضطرابات النمائية المرتبطة بأنماط النوم غير طبيعي، من المهم أن نفهم كيف تؤثر قلة النوم على وظيفة الدماغ والسلوك. ومع ذلك، وعلى الرغم من البيانات التي تدعم أهمية النوم أثناء التطوير، معظم المنهجيات التي تقييد أو حرمان الحيوانات من النوم التركيز على البالغين. هذه التقنيات تشمل مجموعة متنوعة من الاختبارات التي تتطلب القسري النشاط الحركي (مثلاً المطحنة ثابتة) أو التعطيل المستمر (مثلاً، بالتناوب شريط كاسحة أو العرض التقديمي كائن رواية المستمر)، أو إزعاج الحيوان في بداية 9،النوم rem (مثلاً، منصة عبر المياه)10. ورغم أن هذه الأساليب أثبتت فعالية المشاكل المرتبطة بالحرمان من النوم عند البالغين، أيا من هذه الأساليب مناسبة الجراء القوارض بسبب قدرتها المحدودة على الحركة ومحرك أقراص النوم عالية، والآثار السلبية للإجهاد في مرحلة مبكرة من الحياة. نظراً لأهمية النوم أثناء التطوير، من المهم فهم النوم كيف مقيد في الجراء المواليد يؤثر على السلوك المستقبلي خلال مرحلة البلوغ.
أسلوب واحد لتقييد النوم التي يمكن استخدامها في الجراء القوارض مناولة لطيف. معالجة لطيف ينطوي على المحقق التفاعل مباشرة مع القوارض هو لاحظ أي سلوك وقت النوم. يمكن استخدام المحققين أيديهم، الرسام، أو العرض التقديمي لكائنات جديدة لعرقلة جسديا النوم في الأطفال حديثي الولادة القوارض8،10،11،،من1213،14 . يمكن تحديد النوم سلوكيا بقلة النشاط الحركي والوخز رمعيه، وإغلاق العين (في الجراء القوارض القديمة). التحقق من صحة التخطيط الدماغي يؤكد أن تعطيل وضع السكون مع معالجة لطيف استناداً إلى هذه السلوكيات يقلل وقت النوم الإجمالية بنسبة 91% في الفئران P1214. غيرها من التقنيات التي استخدمت لحرمان الفئران الصغار تشمل الصدمات الكهربائية وتقديم المحفزات غير سارة، ولكن هذه التقنيات لا يمكن استخدامها لتقييد النوم المزمنة وهي أكثر إرهاقاً من مناولة لطيف7، 15-تقييد النوم المزمن أيضا يمكن أن يتحقق عن طريق بروتوكول هز التي يمكن استخدامها مع أو بدون زرع قطب كهربائي EEG والبرامج الحاسوبية المرتبطة بها، ولكن لا يمنع من النوم كل هذا البروتوكول وذلك هو أقل تسيطر مقارنة بالتعامل مع لطيف4،16. هو القدرة على تقييد أو حرمان فئران نوم لأيام عديدة في صف دون معدات معينة، وبرامج الكمبيوتر، أو زرع قطب كهربائي الاستفادة من تقنية المعالجة لطيف. تقييد النوم المزمن عن طريق التعامل مع لطيف فعال يحد من النوم في الأطفال حديثي الولادة من القوارض وتنتج مجموعة متنوعة من التغيرات السلوكية بعد النوم الحرمان فترة8،،من1112، 17.
هنا، نحن تصف النتائج التي يؤثر بها الحرمان من النوم المزمن لمدة ثلاث ساعات كل يوم من يوم الولادة 5 (P5) إلى P42 إلى حد كبير الاجتماعية للفئران بعد فترة نقاهة مدتها 30 يوما فيه عدم تعكير النوم. وتبرز هذه النتائج الآثار الطويلة الأجل لتقييد النوم المزمن أثناء التطوير في المستقبل السلوك.
Protocol
Representative Results
Discussion
هنا يمكننا وصف أسلوب لطيف للحرمان من النوم، والمناولة، التي يمكن استخدامها في كلا الجراء القوارض والبالغين. تسليم لطيف يحتاج الباحثون مراقبة الفئران لمدة فترة الحرمان من النوم وهمز الحيوانات بلطف كلما كانت خاملة أو الوخز لمنع النوم. التحقق من الدراسات الحرمان من النوم السابقة عن طريق ال?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
هذه الأبحاث بتمويل من “برنامج البحوث الداخلية” NIMH (ضياء MH00889). كما أيد RMS “زمالة ما بعد الدكتوراه فراشة”.
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 |
References
- Picchioni, D., Reith, R. M., Nadel, J. L., Smith, C. B. Sleep, plasticity and the pathophysiology of neurodevelopmental disorders: the potential roles of protein synthesis and other cellular processes. Brain Sci. 4 (1), 150-201 (2014).
- Li, W., Ma, L., Yang, G., Gan, W. B. REM sleep selectively prunes and maintains new synapses in development and learning. Nat Neurosci. 20 (3), 427-437 (2017).
- Peirano, P. D., Algarin, C. R. Sleep in brain development. Biol Res. 40 (4), 471-478 (2007).
- Mirmiran, M., et al. Effects of experimental suppression of active (REM) sleep during early development upon adult brain and behavior in the rat. Brain Res. 283 (2-3), 277-286 (1983).
- Feng, P., Ma, Y. Instrumental REM sleep deprivation in neonates leads to adult depression-like behaviors in rats. Sleep. 26 (8), 990-996 (2003).
- Frank, M. G., Morrissette, R., Heller, H. C. Effects of sleep deprivation in neonatal rats. Am J Physiol. 275 (1 Pt 2), R148-R157 (1998).
- Todd, W. D., Gibson, J. L., Shaw, C. S., Blumberg, M. S. Brainstem and hypothalamic regulation of sleep pressure and rebound in newborn rats. Behav Neurosci. 124 (1), 69-78 (2010).
- Sare, R. M., Levine, M., Hildreth, C., Picchioni, D., Smith, C. B. Chronic sleep restriction during development can lead to long-lasting behavioral effects. Physiol Behav. 155, 208-217 (2016).
- Colavito, V., et al. Experimental sleep deprivation as a tool to test memory deficits in rodents. Front Syst Neurosci. 7, 106 (2013).
- Franken, P., Dijk, D. J., Tobler, I., Borbely, A. A. Sleep deprivation in rats: Effects on EEG power spectra, vigilance states, and cortical temperature. Am J Physiol. 261 (1 Pt 2), R198-R208 (1991).
- Araujo, P., Coelho, C. A., Oliveira, M. G., Tufik, S., Andersen, M. L. Neonatal sleep restriction increases nociceptive sensitivity in adolescent mice. Pain Physician. 21 (2), E137-E148 (2018).
- Araujo, P., Tufik, S., Anderson, M. L. Sleep and pain: A relationship that begins in early life. Pain Physician. 17 (6), E787-E798 (2014).
- Hairston, I. S., et al. Sleep deprivation effects on growth factor expression in neonatal rats: a potential role for BDNF in the mediation of delta power. J Neurophysiol. 91 (4), 1586-1595 (2004).
- Hairston, I. S., et al. Sleep deprivation elevates plasma corticosterone levels in neonatal rats. Neurosci Lett. 315 (1-2), 29-32 (2001).
- Blumberg, M. S., Middlemis-Brown, J. E., Johnson, E. D. Sleep homeostasis in infant rats. Behav Neurosci. 118 (6), 1253-1261 (2004).
- Feng, P., Vogel, G. W., Obermeyer, W., Kinney, G. G. An instrumental method for long-term continuous REM sleep deprivation of neonatal rats. Sleep. 23 (2), 175-183 (2000).
- Xu, Z. Q., Gao, C. Y., Fang, C. Q., Zhou, H. D., Jiang, X. J. The mechanism and characterization of learning and memory impairment in sleep-deprived mice. Cell Biochem Biophys. 58 (3), 137-140 (2010).
- Barriga, C., Martin, M. I., Tabla, R., Ortega, E., Rodriguez, A. B. Circadian rhythm of melatonin, corticosterone and phagocytosis: Effect of stress. J Pineal Res. 30 (3), 180-187 (2001).
- Nadler, J. J., et al. Automated apparatus for quantitation of social approach behaviors in mice. Genes Brain Behav. 3 (5), 303-314 (2004).
- Thomas, A., et al. Marble burying reflects a repetitive and perseverative behavior more than novelty-induced anxiety. Psychopharmacology (Berl). 204 (2), 361-373 (2009).
- Karlsson, K. A., Blumberg, M. S. The union of the state: Myoclonic twitching is coupled with nuchal muscle atonia in infant rats. Behav Neurosci. 116 (5), 912-917 (2002).
