Хронический спать в мыши щенков с помощью нежный обработка
Summary
Мы описываем метод лишение сна, известный как нежный обработки, где следователи нежно подталкивать мышей любое время сна поведение наблюдается. Этот метод является мощным инструментом, который позволяет исследователям изучить последствия, имеющие хронические сна ограничение на протяжении развития на будущих мозга физиологии и поведения.
Abstract
Сон имеет решающее значение для правильного развития и нейронных пластичности. Кроме того ненормальные сна характерны многие нервной расстройств. Изучение как хронический ограничение сна во время разработки может повлиять на поведение взрослых могут добавлять в наше понимание появления поведенческие симптомы нервной расстройств. Хотя есть много методов, которые могут быть использованы для ограничения сна в грызунов включая принудительное передвижение, постоянные нарушения, презентация отрицательной стимул, или электрическим током, многие из этих методов являются очень напряженный и не может использоваться в новорожденных мышей. Здесь мы описываем, нежный обработки, метод лишение сна, который может использоваться хронически всей разработки и в зрелом возрасте для достижения ограничение сна. Деликатное обращение предполагает тщательное наблюдение мышей в течение периода лишения сна и требует исследователь мягко подтолкнуть животных всякий раз, когда они являются неактивными или отображения поведения, связанные с сна. В сочетании с записи ЭЭГ, Деликатное обращение может использоваться выборочно нарушать конкретные фазы сна как быстрое движение глаз (REM) сна. Техника Деликатное обращение является мощным инструментом для изучения последствий хронического сна ограничения даже в новорожденных мышей, которая позволяет обойти многие из более напряженный процедур, используемых для лишения сна.
Introduction
Сон играет решающую роль в нейрональных пластичности и СИНАПС формирования и ликвидации во время мозга развития1,2. В частности быстрое движение глаз (REM) сон имеет важное значение для формирования стабильной синаптических цепей через как укрепление конкретных синапсов и синаптическую обрезка2. Фармакологических спать рано в жизни приводит к многие физиологические и поведенческие недостатки3,4. Помимо медикаментозного сна лишений, другие формы лишения сна, таких как постоянная тряска, принудительное передвижение или презентация отрицательной стимул были связаны с симптомами депрессии как во взрослом возрасте, различные нервные Активация шаблонов и изменения в непрерывности время и сна сна в период восстановления после лишения5,6,7. Когда сон хронически ограничено в мышей в течение пяти недель во время разработки, поведенческие недостатки наблюдались после сна восстановления8в месяц. Взятые вместе, эти исследования показывают, что нарушения сна в неонатальной грызун может повлиять на более поздних сна, функции мозга и поведение. Подчеркивая важность сна для развития нормального мозга у людей, у многих пациентов с нервной расстройств, включая расстройств аутистического спектра, клубневые склероз комплекс, хрупкий X синдром и внимание-дефицит/гиперактивности Расстройства, докладе аномалии в сон Помимо разнообразных поведенческих дефицита1.
Учитывая количество нервной расстройств, которые связаны с ненормальные сна, важно понять, как недостаток сна влияет на функцию мозга и поведение. Однако несмотря на данные, которые поддерживают значение сна во время разработки, большинство методик, которые ограничивают или лишают сна сосредоточиться на взрослых животных. Эти методы включают в себя целый ряд тестов, которые требуют принудительного двигательной активности (например, постоянные беговая дорожка), постоянные нарушения (например, вращающиеся подметально бар или постоянное Роман объекта презентации) или тревожных животных на начальном этапе REM сна (например, платформа над водой)9,10. Хотя эти методы эффективно показали проблемы, связанные с лишением сна у взрослых, ни один из этих методов являются подходящими для грызунов щенков ввиду их ограниченной мобильности, диск высокой сна и неблагоприятных последствий стресса в начале жизни. Ввиду важности сна во время разработки важно, чтобы понять как ограниченные сна в новорожденных щенков влияет на будущее поведение во взрослом возрасте.
Одним из способов ограничить сна, которые могут быть использованы в детенышей грызунов является нежный обработки. Деликатное обращение предполагает следователь, непосредственно взаимодействующих с грызунами, что любое время сна поведение наблюдается. Следователи можно использовать свои руки, кисти или презентация новых объектов для физически нарушить сон в неонатальной грызунов8,10,11,12,13,14 . Сон может определяться поведенчески отсутствия двигательной активности, миоклоническая подергивания и закрытие глаз (в старых детенышей грызунов). ЭЭГ проверки подтверждает, что нарушения сна с нежным обработки на основе этих поведений уменьшает время сна на 91% в P12 крыс14. Другие методы, которые были использованы, чтобы лишить молодых мышей включают электрическим током и презентация неприятные стимулы, но эти методы не могут использоваться для ограничения хронической сна и более стрессовым, чем Деликатное обращение7, 15. ограничение хронический сна также может быть достигнуто путем встряхивания протокол, который может использоваться с или без имплантации электродов ЭЭГ и связанных компьютерного программного обеспечения, но этот протокол не отменяет все спать и поэтому менее контролируемые по сравнению с нежным обработки4,16. Возможность ограничить или лишить мышей сна в течение многих дней подряд без специального оборудования, компьютерного программного обеспечения или имплантации электродов является преимуществом метода Деликатное обращение. Ограничение хроническая сон через нежный обработки эффективно ограничивает сна в неонатальной грызунов и производит целый ряд поведенческих изменений после сна лишений периода8,11,12, 17.
Здесь мы описываем результаты, в которых хронические спать на три часа в день от послеродового день 5 (P5) P42 существенно влияет на коммуникабельность мышей после восстановления 30-дневного периода, в котором не нарушается сон. Эти результаты подчеркивают долгосрочные последствия хронического сна ограничения во время разработки на будущее поведение.
Protocol
Representative Results
Discussion
Здесь мы описываем метод для лишения сна, щадящая обработка, который может использоваться в обеих грызунов щенков и взрослых. Нежный вручать требует исследователи соблюдать мышей в течение периода лишения сна и нежно подталкивать животных всякий раз, когда они являются неактивными ил?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Это исследование финансировалось интрамуральных исследовательской программы NIMH (Зия MH00889). RMS был также поддержан FRAXA докторантура стипендий.
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).
