マウスで慢性的な睡眠不足は処理による穏やかな子犬します。
Summary
どこ調べ優しく prod マウス睡眠現象は、いつでも穏やかな処理として知られている睡眠剥奪手法について述べる。このメソッドは、開発全体の慢性的な睡眠制限できますが将来脳生理学と行動に与える影響の研究に研究を可能にする強力なツールです。
Abstract
睡眠は適切な発達と神経可塑性が重要です。さらに、異常な睡眠パターンは、多くの発達障害の特徴です。発達障害の行動症状の出現を理解するため追加開発中に勉強の方法慢性睡眠制限ことができます大人の動作に影響します。強制歩行、一定の中断、嫌悪刺激や電気ショックのプレゼンテーションなどの齧歯動物の睡眠を制限する使用ことができます多くの方法がありますが、これらのメソッドの多くは、非常にストレスと新生児マウスでは使用できません。ここでは、穏やかなハンドリング、使える慢性的開発全体を通して大人になって睡眠制限を達成するために睡眠の剥奪法について述べる。穏やかな処理睡眠剥奪期間中マウスの観察では、彼らがアクティブでないまたは睡眠に関連付けられているビヘイビアーを表示するたびに優しく動物を prod に研究員を必要とします。脳波と相まって、穏やかなハンドリングを使用して睡眠急速な目動き (レム) の睡眠などの特定のフェーズを選択的に中断できます。穏やかな処理の技術は、睡眠不足の使用よりストレスの手順の多くを回避する新生児マウスにおいても慢性的な睡眠制限の効果の研究のための強力なツールです。
Introduction
睡眠は、神経の可塑性とシナプス形成と脳開発1,2の間に除去する重要な役割を果たしています。具体的には、急速な目動き (レム) の睡眠は特異的シナプスとシナプス刈り込み2の両方の強化を通じた安定的なシナプス回路の形成に不可欠です。薬理学的睡眠不足生活の初期には、多くの生理学的・行動障害3,4に します。薬理学的睡眠に加えて一定の揺れなど睡眠不足の他の形態の剥奪、強制歩行、または aversive 刺激のプレゼンテーションは、成人期、別にうつ病のような症状に関連付けられている神経活性化のパターン、および剥奪5,6、7の後の回復期間中の睡眠時間と睡眠継続に変更。睡眠は、開発に 5 週間以上マウスで慢性的な制限、行動の赤字は次の睡眠回復8月に認めた.一緒に取られて、これらの研究は、新生児の齧歯動物の睡眠の中断は、後睡眠パターン、脳機能と行動に影響を与えることができますをお勧めします。人間、神経発達障害、自閉症スペクトラム障害、結節性硬化症複合、壊れやすい X シンドローム、注意欠陥/多動性などの多くの患者で正常な脳開発のための睡眠の重要性を強調障害、様々 な行動の赤字1に加えて睡眠パターンの異常をレポート。
異常な睡眠パターンに関連付けられている神経発達障害の数を考えると、それは睡眠不足が脳機能と行動に与える影響を理解することが重要です。ただし、データにもかかわらず、制限または睡眠の焦点大人の動物を奪う最もの方法論の開発中に睡眠の重要性をサポートします。これらの技術は、さまざまなテストを必要とする運動 (例えば、一定トレッドミル)、定数中断 (例えば、回転 sweeper のバーまたは継続的な新規オブジェクト プレゼンテーション)、または動物の発症に影響を与えることを余儀なくレム睡眠 (例えば、水上プラットフォーム)9,10。これらのメソッドでは、大人の睡眠不足に関連する問題を示している効果的には、これらのメソッドのどれも彼らの限られた移動性、高い睡眠ドライブ、および初期の生活ストレスの悪影響のため齧歯動物の子犬に適していません。開発中に睡眠の重要性、ため成人期新生児子犬に影響を与える将来の行動にどのように制限睡眠を理解するが重要です。
齧歯動物の仔のために使用できる睡眠を制限する 1 つの方法は穏やかな処理です。穏やかな処理には、任意の時間の睡眠行動が観察される齧歯動物と直接やり取りする調査官が含まれます。調査官は物理的に新生児齧歯動物8,10、11,12,13,14 睡眠を妨害するのに手、絵筆、または新規のオブジェクトのプレゼンテーションを使用できます。.睡眠は、運動、ミオクローヌスけいれんとアイ (で古い齧歯動物の子犬) の不足によって行動決定ことができます。脳波の検証は、P12 ラット1491% 総睡眠時間を短縮穏やかな処理でこれらの行動に基づく睡眠を中断することを確認します。若いマウスを奪うに使用されているその他のテクニックなど電気ショックの不快な刺激は、プレゼンテーションが、これらのテクニックは慢性的な睡眠の制限には使用できません、穏やかな処理7,よりもストレス15. 慢性睡眠制限が脳波電極注入と関連付けられたコンピューター ソフトウェアの有無使用ことができます揺れプロトコルを介して行うこともできますが、このプロトコルはすべての睡眠を妨げないし、したがってが小さい制御に比べて穏やかな処理4,16。制限または行特定の機器、コンピューターのソフトウェア、または電極注入なしで何日もスリープのマウスを奪う能力は、穏やかな処理手法のメリットです。効果的に穏やかな処理によって慢性的な睡眠制限が新生児の齧歯動物の睡眠を制限し、行動変容睡眠剥奪期間8,11,12,のさまざまなを生成17。
ここでは、P42 に生後第 5 (P5) 日 1 日あたり 3 時間のため慢性的な睡眠不足が大きくマウスの睡眠は妨げない 30 日回復期の社会性を影響の結果について述べる。これらの結果は、将来の行動の開発の間に慢性的な睡眠制限の長期的な影響を強調表示します。
Protocol
Representative Results
Discussion
ここで述べる睡眠不足のやさしい操作で、両方の齧歯動物の子犬および大人で使うことが。穏やかな手渡し、睡眠剥奪期間中のマウスを観察し、非アクティブまたは睡眠を防ぐためにけいれんしていつでも動物を優しく prod 研究者が必要です。前睡眠剥奪研究ことを確認同時脳波 (EEG) 録音による穏やかな処理を防ぐ両方の REM レム NREM 睡眠10。穏やかな処理は若い齧歯動物?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
本研究 (ZIA MH00889) ニッケル水素の学内研究プログラムによって資金を供給されました。RMS は、FRAXA ポスドク研究員プログラムによっても支えられました。
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).
