Privation de sommeil chronique chez la souris chiots au moyen de doux manutention
Summary
Nous décrivons une technique de privation de sommeil dite douce manipulation où les enquêteurs prod doucement souris tout moment sommeil comportement est observé. Cette méthode est un outil puissant qui permet aux chercheurs d’étudier les effets que la restriction chronique de sommeil au cours du développement peut avoir sur le comportement et la physiologie du cerveau futures.
Abstract
Le sommeil est essentiel pour assurer le bon développement et plasticité neurale. En outre, les habitudes de sommeil anormal sont caractéristique de nombreux désordres neurodéveloppementaux. Restriction de sommeil chronique Comment étudier au cours du développement peut affecter le comportement adulte peut ajouter à notre compréhension de l’apparition de symptômes comportementaux des troubles du développement neurologique. Bien qu’il existe beaucoup de méthodes qui peut être utilisé pour restreindre le sommeil chez les rongeurs, y compris la locomotion forcée, perturbation constante, présentation d’un stimulus aversif ou choc électrique, beaucoup de ces méthodes sont très stressants et ne peuvent être utilisés chez les souris néonatales. Nous décrivons ici la manipulation douce, une technique de privation de sommeil qui peut être utilisée chroniquement tout au long de l’élaboration et à l’âge adulte pour réaliser la restriction de sommeil. Manipulation douce implique une surveillance étroite des souris tout au long de la période de privation de sommeil et oblige le chercheur à prod doucement les animaux lorsqu’ils sont inactifs ou affichent des comportements associés à dormir. Couplé avec les enregistrements EEG, manipulation douce pourrait servir à interrompre sélectivement une phase spécifique de sommeil comme le sommeil paradoxal (REM). La technique de manipulation douce est un outil puissant pour l’étude des effets de la restriction de sommeil chronique même chez les souris néonatales qui contourne les nombreuses procédures plus stressantes utilisées pour la privation de sommeil.
Introduction
Sommeil joue un rôle essentiel dans la formation de la plasticité et la synapse neuronale et élimination pendant le développement de cerveau1,2. Plus précisément, sommeil paradoxal (REM) est essentiel pour la formation des circuits synaptiques stables en renforçant les deux synapses spécifiques et élagage synaptique2. Privation de sommeil pharmacologique tôt dans la vie conduit à de nombreux déficits physiologiques et comportementaux3,4. En plus de sommeil pharmacologique privation, autres formes de privation de sommeil comme une agitation constante, forcé de locomotion, ou présentation d’un stimulus aversif ont été associés à la dépression-comme des symptômes à l’âge adulte, différent neurones activation des modes et des changements dans la continuité de temps et de sommeil sommeil pendant une période de récupération après privation5,6,7. Lorsque le sommeil est chroniquement limité chez les souris pendant plus de cinq semaines au cours du développement, des déficits comportementaux ont été observés après un mois de sommeil récupération8. Pris ensemble, ces études suggèrent que la perturbation du sommeil chez le rongeur néonatal peut affecter les habitudes de sommeil plus tard, le fonctionnement du cerveau et le comportement. Soulignant l’importance du sommeil pour le développement normal du cerveau chez l’être humain, de nombreux patients souffrant de troubles du développement neurologique, y compris les troubles du spectre autistique, complexe de sclérose tubéreuse de Bourneville, Syndrome de le X Fragile et d’Attention-Déficit/hyperactivité Trouble, des anomalies de rapport dans les habitudes de sommeil en plus une variété de déficits comportementaux1.
Vu le nombre de désordres neurodéveloppementaux qui sont associés à des habitudes de sommeil anormal, il est important de comprendre comment le manque de sommeil affecte le fonctionnement du cerveau et comportement. Cependant, malgré les données qui confirment l’importance du sommeil au cours du développement, la plupart des méthodologies qui restreignent ou privent les animaux d’activité de sommeil sur les adultes. Ces techniques incluent une variété de tests qui requièrent contraint l’activité locomotrice (p. ex., tapis de course constante), constante perturbation (p. ex., rotation bar balayeuse ou présentation d’objet roman continue) ou déranger l’animal au début de la Le sommeil paradoxal (p. ex., la plate-forme au-dessus de l’eau)9,10. Bien que ces méthodes aient démontré efficacement les problèmes liés au manque de sommeil chez l’adulte, aucune de ces méthodes sont appropriées pour les petits rongeurs à cause de leur mobilité réduite, voiture de sommeil haute et les effets néfastes du stress tôt dans la vie. En raison de l’importance du sommeil au cours du développement, il est essentiel de comprendre comment restreint de sommeil dans le comportement futur de chiots nouveau-nés affecte à l’âge adulte.
Une technique pour limiter le sommeil qui peut être utilisé chez les petits rongeurs est manipulation douce. Manipulation douce implique l’enquêteur interagissant directement avec les rongeurs que tout comportement au moment du sommeil est observée. Enquêteurs peuvent utiliser leurs mains, un pinceau ou la présentation d’objets nouveaux perturber physiquement couchés sur des rongeurs nouveau-nés8,10,11,12,13,14 . Sommeil peut être déterminé sur le plan comportemental en manque d’activité motrice, secousses myocloniques et fermeture des yeux (chez les petits rongeurs plus âgés). Validation de l’EEG confirme que perturber le sommeil avec manipulation douce basée sur ces comportements réduit le temps de sommeil total de 91 % en P12 rats14. Autres techniques qui ont été utilisés pour priver les jeunes souris incluent électrocution et la présentation de stimuli désagréables, mais ces techniques ne peuvent être utilisés pour la restriction chronique de sommeil et sont plus stressantes que manipulation douce7, 15. restriction chronique de sommeil peut également être exécutée via un protocole de secousse qui peut être utilisé avec ou sans implantation d’électrode EEG et de logiciels connexes, mais ce protocole n’empêche pas tous dormir et est donc moins contrôlée par rapport à manutention douce4,16. La capacité de restreindre ou de priver les souris de sommeil pendant plusieurs jours d’affilée sans équipement spécifique, logiciels ou l’implantation de l’électrode est un avantage de la technique de manipulation douce. Restriction de sommeil chronique via manipulation douce effectivement limite le sommeil chez les rongeurs nouveau-nés et produit une gamme de changements de comportement après le sommeil privation période8,11,12, 17.
Nous décrivons ici les résultats dans laquelle privation de sommeil chronique pendant trois heures par jour du jour après la naissance 5 (P5) au P42 altèrent de sociabilité de souris après une période de récupération de 30 jours dans lequel sommeil n’est pas perturbé. Ces résultats mettent en évidence les effets à long terme de restriction chronique de sommeil au cours du développement sur le comportement futur.
Protocol
Representative Results
Discussion
Nous décrivons ici une méthode pour la privation de sommeil, douce manipulation, qui peut être utilisée dans les deux petits rongeurs et chez les adultes. Remise douce oblige les chercheurs à observer des souris pendant la durée d’une période de privation de sommeil et prod doucement les animaux lorsqu’ils sont inactifs ou contractions pour empêcher le sommeil. Études de privation de sommeil préalable ont vérifié au moyen d’enregistrements simultanés électroencéphalogramme (EEG) que manipulation douc…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Cette recherche a été financée par le programme de recherche intra-muros de la NIMH (ZIA MH00889). RMS a été également soutenue par une bourse de recherche postdoctorale FRAXA.
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).
