We thank Dr. Larry D. Frye for editorial help with this manuscript. This work was supported by Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research 24300129 (to M.L.), 25890005 (to Y.O.) and 26640025 (to Y.T.), the National Agriculture and Food Research Organization (to Y.U.), the World Premier International Research Center Initiative (WPI) from the Ministry of Education, Culture, Sports, Science, and Technology (to Y.O., Y.T., Y.U. and M.L.) and the Nestl&#233; Nutrition Council, Japan (to M.L.).

Ethics Statement: Verfahren, die Tier Themen wurden von der Institutional Animal Experiment Ausschusses an der Universität Tsukuba genehmigt. 1. Herstellung der Elektroden und Kabel für EEG / EMG Recordings <ol><li> Vorbereitung EEG / EMG-Aufzeichnung Elektrode nach dem folgenden Verfahren. Hinweis: Die Elektroden wegwerfbar und kann nur für 1 Tier verwendet werden. Planen Sie sorgfältig die Verdrahtung für alle Anschlüsse. Zeigen Markierungen an den Anschlüssen für die richtige Ausrichtung. <ol><li> Löten Sie jeden Stift von einem 4-Pin-Header an eine 2-cm Edelstahldraht. Kurz gesagt, halten Sie das eine Ende des Drahtes an den Stift, legen Sie einen heißen Lötkolben auf den Draht-Bolzengelenk und schmelzen etwas Lötzinn zu gewährleisten, dass gerade genug Lot läuft reibungslos in das Gelenk. Seien Sie vorsichtig, nicht zu viel Wärme an das Stift anzuwenden; andernfalls wird der Kunststoff um die Stifte zu schmelzen. </li><li> Löten Sie das freie Ende von jedem der 2 Drähte an die Stiftleiste am Kopf befestigtaus einem rostfreien Stahlschraube 1.0 mm Durchmesser. Kurz gesagt, halten Sie das freie Ende des Drahtes an den Thread unter dem Schraubenkopf, legen Sie einen heißen Lötkolben auf den Draht-Verschraubung und schmelzen etwas Lötzinn zu gewährleisten, dass gerade genug Lot läuft reibungslos in das Gelenk. Die 2 Adern mit Schrauben dienen als EEG-Aufzeichnungselektroden, während die 2 Adern ohne Schrauben dienen als EMG Aufzeichnungselektroden. </li><li> Mit einer Schere abzustreifen 1 mm der Isolierung am Ende der EMG-Elektroden, um die Qualität des EMG-Signals zu erhöhen. </li><li> Alle verlötet Pins mit Epoxid-Klebstoff vollständig zu bedecken, indem Sie einen dünnen Holzstab oder Zahnstocher, um die elektrische Geräusche während des EEG / EMG-Aufnahmen zu reduzieren. </li></ol></li><li> Bereiten Sie ein Kabel für die Verbindung der Elektrode mit dem Schleifring, wie unten beschrieben. Dieses Kabel kann wieder verwendet werden. <ol><li> Löten Sie jeden Stift von einem 4-poligen FFC / FPC-Steckverbinder mit einem Draht aus einem 30-cm-Flachkabel. Kurz gesagt, halten Sie die abisolierten Ende des Drahtes an den Stift, legen Sie einen heißen Lötkolbenauf den Draht-Bolzengelenk und schmelzen etwas Lötzinn zu gewährleisten, dass gerade genug Lot läuft reibungslos in das Gelenk. Hinweis: Wählen Sie die Länge des Flachkabels, die für die Höhe des Versuchstieres Käfig für EEG / EMG-Aufnahmen verwendet angemessen ist. </li><li> Lötmittel Crimpbuchsen zu einer Spitze der Adern am anderen Ende des Flachkabels. Kurz gesagt, halten eine Crimp-Buchse mit dem abisolierten freien Ende des Drahtes, legen Sie einen heißen Lötkolben auf den Draht Gelenk und schmelzen etwas Lötzinn zu gewährleisten, dass gerade genug Lot läuft reibungslos in das Gelenk. </li><li> Legen Sie jeweils Crimp Buchse in eine 4-Position Crimp-Gehäuse. </li><li> Vollständig zu bedecken den Crimp-Buchsen mit Epoxid-Klebstoff mit Hilfe eines dünnen Holzstab oder Zahnstocher. </li></ol></li></ol> 2. Die Implantation von Elektroden in der Maus-Kopf (Dauer: ca. 20 Min.) <ol><li> Sterilisieren Sie alle chirurgischen Werkzeugen in eine heiße Perle Sterilisator vor der Operation. Betäuben männlichen Maus (10 - 20 Wochen alt, 20 bis 30 g)mit einer intraperitonealen Injektion von Pentobarbital (50 mg / kg). Nach der Überprüfung, dass die Maus tief durch Kneifen eine Zehe betäubt, rasieren Sie die Haare auf dem Kopf und Hals mit Klipper. </li><li> Bewegen Sie die Maus an den stereotaktischen Rahmen, und befestigen Sie den Kopf zwischen den 2 Ohr-Bars. Vaseline auf die Augen bis zur Trockenheit zu verhindern. Reinigen Sie die rasierte Haut mit Alkohol und schneiden Sie es entlang der Mittellinie mit einem Skalpell, um den Schädel freizulegen. Clip der Haut, um das Operationsfeld offen zu halten. </li><li> Durch die Verwendung eines Hartmetallfräser (Bohrergröße: 0,8 mm Durchmesser), 2 Löcher in den Schädel, einen über den frontalen kortikalen Bereich (1 mm anterior Bregma, 1,5 mm lateral der Mittellinie) und die andere über den Scheitelbereich ( 1 mm anterior lambda, 1,5 mm lateral zur Mittellinie) der rechten Hemisphäre nach stereotaktischen Koordinaten des Paxinos und Franklin. 23 </li><li> Durch die Verwendung von Schraubendreher ein Juwelier, Ort, Edelstahl EEG-Aufzeichnung Schrauben in den Löchern und 2 - 2,5 Umdrehungen pro screw für die epidurale Positionierung über dem Kortex. Hinweis: Schrauben zu tief, um Schäden am Hirngewebe zu verhindern, stecken. Überprüfen Sie, dass die Schrauben fest am Schädel befestigt. Dies ist wichtig, um eine stabile EEG-Signale über einen langen Zeitraum von mehreren Aufnahmen (typischerweise mehr als 1 Monat) zu haben. Wiggly Schrauben produzieren EEG Artefakten und kann sich lösen, bevor das Ende des Versuchsplan. </li><li> Befestigen Sie den Elektroden-Einheit (siehe Abschnitt 1.1, wandte Stifte nach oben) mit Sekundenkleber auf den Schädel und Abdeckung mit Zahnzement. Stellen bilateral kleine Löcher mit einer Pinzette in den trapezius (Hals) Muskeln und legen Sie die Drähte aus rostfreiem Stahl, die als EMG-Elektroden in die Löcher zu dienen. Naht der Haut mit einem Seidenfaden (0,1 mm Durchmesser), um die Exposition des Muskels zu vermeiden. </li><li> Entfernen Sie die Maus von der stereotaktischen Rahmen. Verabreichen Ampicillin (100 mg / kg) und Meloxicam (1 mg / kg) intraperitoneal an der Maus, um eine bakterielle Infektion zu verhindern und postoperativen Schmerzen zu verringern sind. Keep der Maus auf ein Heizkissen und zu überwachen, bis es ausreichend, das Bewusstsein wiedererlangt, um Brustlage zu halten. Haus der Maus einzeln während der Wiederherstellung, um das Entfernen von Elektroden zu vermeiden, von anderen Tieren, und zu verwalten, Meloxicam (1 mg / kg) intraperitoneal am ersten Tag nach der Operation. </li></ol> 3. Aufnahme und den Erwerb von EEG / EMG Daten <ol><li> Nach einer 1-wöchigen Erholungsphase, Haus jede Maus einzeln in einem Versuchskäfig in einem schalldichten Aufnahmekammer angeordnet. Pflegen Sie eine Umgebungstemperatur von 23 ± 1 ° C und automatisch zu steuern Zyklen von 12 Stunden Licht / 12 Stunden Dunkelheit (Licht an um 08:00 Uhr, Beleuchtungsstärke ~ 100 lux). </li><li> Schließen Sie das EEG / EMG-Elektroden-Einheit auf der Maus Kopf auf ein Aufzeichnungskabel. Sicherzustellen, dass der Aufnahmekabel ist mit einem Schleifring (die so ausgelegt ist, dass Bewegungen der Maus werden durch Verdrehen des Kabels eingeschränkt) und einen EEG / EMG-Signalverstärker verbunden ist. Filter EEG / EMG-Signale (EEG, 0,5-64 Hz; EMG, 16-64 Hz), Digitalisieren bei einer Abtastrate von 128 Hz durch einen Analog-Digital-Umsetzer (A / D) und schließlich auf einem Computer läuft EEG / EMG Aufnahmesoftware (4 th Eintragstabelle &quot;Materialien&quot;, aufzeichnen von unten). </li><li> Gewöhnen Sie die Maus für 2 - 3 Tage im Aufnahmeraum. Wenn das EEG / EMG Aufzeichnung enthält intraperitoneale Drogen Verwaltungen, vorsichtig handhaben Sie die Maus auf jeder Gewöhnung Tag zum Zeitpunkt der Verabreichung des Arzneimittels. </li><li> Anschließend starten EEG / EMG-Recording-Software (Tabelle &quot;Materialien&quot;, 4. Eintritt von unten). <ol><li> Wählen Sie die &quot;Daten Datei-Informationen&quot; und klicken Sie das Kontrollkästchen neben dem Dateinamen. Geben Sie einen Dateinamen ein und klicken Sie auf &quot;Speichern&quot;. </li><li> Wählen Sie die Registerkarte &quot;Aufnahmebedingungen&quot;, und wählen Sie alle EEG / EMG-Kanäle, die aufgezeichnet werden sollen. </li><li> Wählen Sie die Sampling-Frequenz (128 Hz) auf der Registerkarte &quot;Aufnahmezustand&quot;. </li><li> Überprüfen Sie, ob die ausgewählten Kanäle richtig in th angezeigt&#39;Kanalinformation &quot;Tab e. </li><li> Wählen Sie die Registerkarte &quot;Timer-Einstellung&quot; und klicken Sie auf &quot;Monitor&quot;, um EEG- und EMG-Anzeige. </li><li> Überprüfen Sie, ob EEG / EMG-Signale werden korrekt angezeigt. </li><li> Wählen Sie die Registerkarte &quot;Timer-Einstellung&quot; und stellen Sie die Uhrzeit für den Beginn und das Ende der Aufnahme in die &quot;Haupt Timer &#39;Bereich. </li><li> Klicken Sie auf &quot;Monitor&quot; in der Registerkarte &quot;Timer-Einstellung&quot;, um die Aufnahme zu starten. </li></ol></li><li> Nehmen EEG / EMG-Signale im Basislinie (dh., Schlaf / Wach-Verhalten eines frei verhalten Maus) und verschiedenen Behandlungsbedingungen (z. B. Koffein Verwaltung oder Scheinbehandlung) über mehrere Tage. Euthanize die Maus mit einer intraperitonealen Injektion von Pentobarbital (200 mg / kg) nach der letzten Versuchstag. </li></ol> 4. Bewertung der Verhaltenszustand Basierend auf EEG / EMG Daten <ol><li> Starten Sie die Software für EEG / EMG-Analyse (Tabelle &quot;Materialien&quot;, 4. Eintritt von unten). Öffnen Sie die EEG / EMG Rohdaten (.kcd-Datei) unter dem Schritt 3 hergestellt Klicken Sie auf die Registerkarte &quot;Schlaf&quot; und wählen Epoch Zeit. Wählen Sie 10 Sek. </li><li> Klicken Sie auf die Registerkarte &quot;Schlaf&quot; und wählen Sie &quot;Multi-Screening&quot;, um alle 10-sec Epochen automatisch ein Tor in 3 Stufen (dh., NREM und REM-Schlaf und Wachzustand) auf der Grundlage der Amplituden der EEG- und EMG-und Power-Spektralanalyse des EEG. 3 </li><li> Klicken Sie auf &#39;FFT Bedingung für EEG &quot;. </li><li> Stellen Sie die Parameter für die Strom Spektralanalyse [256 Bezugspunkte (entspricht 2 sec der EEG), Hanning-Fensterfunktion, und der Durchschnitt von 5 Spektren pro Epoche]. 3 Klicken Sie auf &quot;OK&quot;. </li><li> Klicken Sie auf &quot;Start Screening&quot;, um die automatische Screening beginnen. Öffnen Sie die erzielte Daten (.raf Datei). </li><li> Überprüfen Sie die Ergebnisse der automatischen Screening und, falls erforderlich, korrigieren Sie diese manuell auf der Grundlage der Standardkriterien (siehe Repräsentative Ergebnisse, 1B und Tabelle 1 </strong&gt;). 2, 3 kurz, klicken Sie mit gedrückter linker Maustaste auf ein falsch bewertet Epoche und ziehen Sie den Cursor über die Kette von falsch bewertet Epochen. Lassen Sie die linke Maustaste und wählen Sie den richtigen Verhaltenszustand im Popup-Fenster. Hinweis: Gelegentlich gibt Epochen am Übergang zwischen zwei Zuständen wachsam schwierig, eindeutig einem Zustand punkten. In solchen Fällen sollte die Zeit zum scheinbaren Zustand erzielt werden, und die gleichen Kriterien sollten ähnliche Epochen während des Experiments angewandt werden, um Daten Reproduzierbarkeit zu gewährleisten. </li></ol>

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The authors Yujiro Tauguchi and Sayaka Kohtoh are employees of Kissei Comtech Co., Ltd that develops SleepSign software for acquisition and automatic scoring of EEG/EMG data used in this article.

Dieses Protokoll beschreibt ein Set-up für EEG / EMG-Aufnahmen, die die Bewertung von Schlaf und Wachsein unter geräuscharme, kostengünstige und Hochdurchsatzbedingungen ermöglicht. Aufgrund der geringen Größe des EEG / EMG Elektrodenkopfanordnung kann dieses System mit anderen Implantaten zur intra-Hirn Versuche einschließlich Optogenetik (Glasfaser-Implantation) oder in Verbindung mit gleichzeitiger Kanüle Implantation Mikroinfusion von Medikamenten in die Maus kombiniert werden Gehirn. 31. Darüber hinaus ist die Gestaltung des Elektrodenkopfanordnung in Bezug auf Multi-Pin-Header bietet Flexibilität in der Anzahl der Aufzeichnungskanäle, wenn die Messung von zusätzlichen elektrischen Signale (z. B. kontralaterale EEG, Elektrookulogramm oder lokale Feldpotential) wird benötigt . Es wird jedoch einzelne Gehäuse für die in diesem Protokoll, die daher begrenzt die Beurteilung der Verhaltenszustände, dh beschrieben Kabel-basierte Design erforderlich., Schlaf und wakefulness, in Kombination mit sozialer Interaktion oder komplexe Verhaltenstests. In diesen Fällen ist eine drahtlose Schlafüberwachungssystem wahrscheinlich besser geeignet, obwohl Telemetrieeinrichtungen sind nicht ohne ihre eigenen Begrenzungseigenschaften, insbesondere Batterie Kosten und Lebensdauer. Die Qualität der EEG / EMG-Signale ist wichtig für die Scoring von Verhaltenszustand entsprechend den in Abbildung 1 und Tabelle 1. Verwackeln Elektroden gezeigten Kriterien (dh., Schrauben usw.) sind oft die Ursache für elektrische Störungen und damit Artefakte im EEG und FFT Analyse. Darüber hinaus ist es wichtig, dass die Qualität des EEG-Signal vollständig zu bedecken, die Elektrodenstifte mit Zahnzement, um Luftblasen zwischen den Schrauben und Zement zu vermeiden, was zu einer erhöhten elektrischen Rauschen. Die Qualität der EEG-Signale können in einem offensichtlich Schlaf Maus durch visuell bestätigt wurde, dass sie eine hohe Amplitude und niedriger Frequenz geprüft werden. Kosten undZeit Implantatelektroden sind kritische Faktoren für viele Schlafforschungslaboratorien und werden als ein großer Nachteil für große Screening von Schlaf-Wach-Verhalten bei Mäusen. Die hier beschriebene EEG / EMG Aufzeichnungssystem etabliert und betrieben werden niedrigen bis moderaten Kosten, einschließlich wiederkehrende Kosten für die Elektrodenmaterialien und Medizinbedarf (ca. 2 USD pro Maus) und Investitionen für EEG / EMG Aufnahmegeräte (Schleifring, Verstärker und A / D-Wandler; rund 2.000 USD pro Maus). Mit Bezug auf die Zeit, kann ein erfahrener Forscher, die Elektrodenimplantation für 1 Maus in weniger als 20 min zu schließen; und somit ist es möglich, auf mehr als 20 Mäuse pro Tag arbeiten. Ein weiterer wichtiger Faktor für die Gesamteffizienz der Beurteilung des Schlafs auf der Grundlage des EEG / EMG-Messung ist die Verwendung von Software zur Erfassung und automatischen Scoring EEG / EMG-Daten. Für diese Zwecke eine Vielzahl von kommerziellen und selbst entwickelte Software ist mit einemhohe Variabilität in der Preisgestaltung oder Scoring-Genauigkeit.

Technische Fortschritte haben oft im Verständnis der neurobiologischen Prozessen gefällte Quantensprünge. Zum Beispiel Hans Berger Entdeckung im Jahre 1929, daß elektrische Potentiale aus der menschlichen Kopfhaut aufgezeichneten die Form von Sinuswellen, deren Frequenz direkt auf das Niveau der Wachsamkeit des fachbezogenen, führte zu raschen Fortschritten im Verständnis der Schlaf-Wach- Regulierung, in Tieren und Menschen gleichermaßen. 1 Bis heute ist das electroencephlogram (EEG), in Verbindung mit dem Elektromyogramm (EMG), dh., elektrische Aktivität von der Skelettmuskulatur produziert, stellt die Daten &quot;Rückgrat&quot; fast jeder experimentellen und klinischen Einschätzung, die das Verhalten und die Physiologie mit der Aktivität der kortikalen Neuronen in benimmt Tieren, einschließlich Menschen korrelieren sucht. Im einfachsten Schlafforschungslaboratorien diese EEG-Aufzeichnungen werden unter Verwendung einer kabelgebundenen System (1), wobei d erworbenen geführtata off-line, um Muster und Spektrumsanalyse unterzogen [z. B. die Anwendung einer schnellen Fouriertransformation (FFT) -Algorithmus] zum Bestimmen der Wachsamkeit des Subjekt aufgezeichnet. 2, 3 Schlaf besteht aus S-Augenbewegung (REM) und Nicht-REM (NREM) schlafen. REM-Schlaf wird durch einen raschen Niederspannungs-EEG, zufällige Augenbewegung und Muskelatonie, einem Zustand, in dem die Muskeln effektiv gelähmt ist. REM-Schlaf ist auch als paradoxer Schlaf bekannt, weil die Aktivität des Gehirns ähnelt der Wachheit, während der Körper ist weitgehend getrennt vom Gehirn und scheint in tiefen Schlaf. Im Gegensatz dazu werden Motoneuronen während der NREM-Schlaf stimuliert aber es gibt keine Augenbewegung. 4 Hz im EEG - Human NREM-Schlaf kann in 4 Stufen, wobei Stufe 4 wird als Tiefschlaf oder Tiefschlaf und wird von großen, langsamen Gehirnwellen mit Delta-Aktivität zwischen 0,5 identifiziert aufgeteilt werden. Auf der anderen Seite, eine Unterteilung zwischen den Phasen des NREM-Schlaf in kleinere Tiere, wie Ratten einnd Mäusen, wurde nicht untersucht, vor allem, weil sie nicht über lange Konzernschlafperioden, wie in den Menschen gesehen. Im Laufe der Jahre, und auf der Basis von EEG Auslegung, mehrere Modelle von Schlaf-Wach-Regelung, sowohl leitungs- als auch humorale-basierte, wurden vorgeschlagen. Das neuronale und zelluläre Grundlage des Schlafbedürfnis oder alternativ &quot;Schlaf-Antrieb,&quot; bleibt ungelöst, aber wurde als homöostatischen Druck, der während der Wachperiode baut und wird durch Schlaf abgeführt konzipiert worden. Eine Theorie ist, dass endogene somnogenic Faktoren im Wachzustand und ihre allmähliche Ansammlung ist der Unterbau des Schlafes homöostatischen Druck aufzubauen. Während die erste formelle Hypothese, dass durch humorale Faktoren Schlaf reguliert hat Rosenbaum Arbeit veröffentlicht im Jahre 1892 4 gutgeschrieben ist, war es Ishimori 5, 6 und Pieron 7, die unabhängig voneinander und vor über 100 Jahren, zeigte die Existenz von schlaffördernde Chemikalien. Beide Forscher vorgeschlagen, und in der Tat bewiesen, dass Hypnogenic Stoffe oder &#39;hypnotoxins&#39; in der Rückenmarksflüssigkeit (CSF) von übermüdeten Hunde anwesend waren. 8 Im Laufe des letzten Jahrhunderts einige zusätzliche mutmaßliche Hypnogenic Substanzen im Schlaf homöostatischen Prozess verwickelt sind identifiziert worden (für eine Übersicht siehe ref. 9), einschließlich Prostaglandin (PG) D 2, 10 Cytokine, 11 Adenosin, 12 Anandamid, 13 und dem Urotensin-II-Peptid. 14 Experimentelle Arbeiten von Economo 15, 16, Moruzzi und Magoun 17, und andere in den frühen und mittleren 20. produziert Erkenntnisse Jahrhundert, das zu einem gewissen Grad inspiriert leitungsbasierten Theorien von Schlaf und Wachsein, und, überschattete die dann herrschenden humorale Theorie Schlaf. Bis heute mehrere &quot;Schaltungsmodelle&quot; wurden vorgeschlagen, die jeweils von Daten unterschiedlicher Qualität und Quantität informiert (zur Übersicht siehe Ref. 18). Ein ModellBeispielsweise schlägt vor, langsame Wellen Schlaf wird durch Adenosin-vermittelte Hemmung der Acetylcholin-Freisetzung aus cholinergen Neuronen im basalen Vorderhirn, eine Fläche hauptsächlich consisiting des Kerns des horizontalen Schenkels des diagonalen Bandes von Broca und Substantia inominata generiert. 19 Ein weiteres beliebtes Modell der Schlaf- / Wach-Regulation wird eine Flip-Flop-Schaltmechanismus auf der Grundlage von gegenseitig hemmenden Wechselwirkungen zwischen einschläfernde Neuronen im ventrolateralen präoptischen Bereich und Wake-Induktion Neuronen im Hypothalamus und Hirnstamm. 18, 20, 21 Außerdem wird für die Umschaltung in die und aus der REM-Schlaf eine ähnliche ineinander inhibitorische Wechselwirkung wurde für Bereiche im Hirnstamm vorgeschlagen worden sind, ist, dass die ventralen periaqueductal grau, seitlichen Brückenhaube und sublaterodorsal Kern. 22. Zusammengenommen haben diese Modelle nützlich erwiesen Heuristik und lieferte wichtige Interpretationsrahmen für die Studien in der Schlafforschung; jedoch ein yet besseren Verständnis der molekularen Mechanismen und Schaltungen Regulierung des Schlaf-Wach-Zyklus wird eine vollständigere Kenntnis seiner Komponenten. Das System für die Druck- und Papierschneide Aufnahme unten detailliert sollte in diesem Ziel zu unterstützen.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="729">
	<tbody>
		<tr height="19">
			<td height="19" style="height:19px;width:216px;">4-pin header</td>
			<td style="width:143px;">Hirose</td>
			<td style="width:167px;">A3B-4PA-2DSA(71)</td>
			<td style="width:205px;"></td>
		</tr>
		<tr height="19">
			<td height="19" style="height:19px;width:216px;">Ampicillin</td>
			<td style="width:143px;">Meiji Seika</td>
			<td style="width:167px;">N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Analog-to-digital converter</td>
			<td style="width:143px;">Contec</td>
			<td style="width:167px;">AD16-16U(PCIEV)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Caffeine</td>
			<td style="width:143px;">Sigma</td>
			<td style="width:167px;">C0750</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Carbide cutter</td>
			<td style="width:143px;">Minitor</td>
			<td style="width:167px;">B1055</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="19">
			<td height="19" style="height:19px;width:216px;">Crimp housing</td>
			<td style="width:143px;">Hirose</td>
			<td style="width:167px;">DF11-4DS-2C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Crimp socket</td>
			<td style="width:143px;">Hirose</td>
			<td style="width:167px;">DF11-30SC</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Dental cement (Toughron Rebase)</td>
			<td style="width:143px;">Miki Chemical Product</td>
			<td style="width:167px;">N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Epoxy adhesive</td>
			<td style="width:143px;">Konishi</td>
			<td style="width:167px;">#16351</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="24">
			<td height="24" style="height:24px;width:216px;">FFC/FPC connector</td>
			<td style="width:143px;">Honda Tsushin Kogyo</td>
			<td style="width:167px;">FFC-10BMEP1(B)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Flat cable</td>
			<td style="width:143px;">Hitachi Cable</td>
			<td style="width:167px;">20528-ST LF</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:216px;">Instant glue (Aron Alpha A)</td>
			<td style="width:143px;">Toagosei</td>
			<td style="width:167px;">N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Meloxicam</td>
			<td style="width:143px;">Boehringer Ingelheim</td>
			<td style="width:167px;">N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Pentobarbital</td>
			<td style="width:143px;">Kyoritsu Seiyaku</td>
			<td style="width:167px;">N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Signal amplifier</td>
			<td style="width:143px;">Biotex</td>
			<td style="width:167px;">N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Sleep recording chamber</td>
			<td style="width:143px;">APL</td>
			<td style="width:167px;">N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">SleepSign software</td>
			<td style="width:143px;">Kissei Comtec</td>
			<td style="width:167px;">N/A</td>
			<td>for EEG/EMG recording/analysis</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Slip ring</td>
			<td style="width:143px;">Biotex</td>
			<td style="width:167px;">N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Stainless steel screw</td>
			<td style="width:143px;">Yamazaki</td>
			<td style="width:167px;">N/A</td>
			<td>&#966;1.0&#215;2.0</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Stainless steel wire</td>
			<td style="width:143px;">Cooner Wire</td>
			<td style="width:167px;">AS633</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

polygraphic recording procedure for measuring sleep in mice

Recording of the epidural electroencephalogram (EEG) and electromyogram (EMG) in small animals, like mice and rats, has been pivotal to study the homeodynamics and circuitry of sleep-wake regulation. In many laboratories, a cable-based sleep recording system is used to monitor the EEG and EMG in freely behaving mice in combination with computer software for automatic scoring of the vigilance states on the basis of power spectrum analysis of EEG data. A description of this system is detailed herein. Steel screws are implanted over the frontal cortical area and the parietal area of 1 hemisphere for monitoring EEG signals. In addition, EMG activity is monitored by the bilateral placement of wires in both neck muscles. Non-rapid eye movement (Non-REM; NREM) sleep is characterized by large, slow brain waves with delta activity below 4 Hz in the EEG, whereas a shift from low-frequency delta activity to a rapid low-voltage EEG in the theta range between 6 and 10 Hz can be observed at the transition from NREM to REM sleep. By contrast, wakefulness is identified by low- to moderate-voltage brain waves in the EEG trace and significant EMG activity.

1B veranschaulicht Beispiele der Maus EEG in den verschiedenen Wachsamkeit Staaten. Wie in Tabelle 1 gezeigt, sind Epochen NREM-Schlaf klassifiziert, wenn das EEG zeigt große, langsam Gehirnwellen mit einem Delta Rhythmus unterhalb von 4 Hz und die EMG nur eine schwache oder kein Signal. Epochen wie REM-Schlaf klassifiziert, wenn das EEG zeigt schnellen Niederspannungs-Gehirnwellen in Theta-Bereich zwischen 6 und 10 Hz und die EMG zeigt eine geringe Amplitude. Andere Epochen sollte als Wach eingestuft werden (dh., Geringe bis mäßige Spannung EEG und das Auftreten von EMG-Aktivität). Zum Beispiel kann die in diesem Protokoll beschriebenen EEG / EMG Aufzeichnung Set-up verwendet, um die Schlafmenge und Schlaf / Wach-Profil der C57BL / 6 Mäusen unter Ausgangsbedingungen oder nach der Behandlung mit Koffein zu bestimmen (Abbildung 2 und 3). Unter baseline Bedingungen, Mäusen, die nachtaktive Tiere sind, zeigte eine deutliche zirkadianen Schlaf-Wach-Rhythmus, wie in diesen Figuren während der Lichtperiode als im Dunklen (2A) zu sehen ist, mit größeren Mengen an Schlaf. Während der 12-stündigen Lichtperiode zeigten die Mäuse 6,7 h und 0,9 h von NREM und REM-Schlaf sind; wohingegen während der 12-stündigen Dunkelperiode war Wachheit vorherrschende (2B). Auf der anderen Seite kann die Qualität des Schlafes auf der Grundlage der Wachsamkeit Staat und EEG-Leistungsspektrum-Analyse (2C-F) ausgewertet werden. In der Regel können die Polygraphie Aufnahmen von EEG- und EMG-zur Folge Dauer Verteilung zu bestimmen, mittlere Dauer und Bühnenübergangszahl für jede Wachsamkeit Zustand (2C-E) werden. Darüber hinaus ist die EEG-Leistungsspektrum für NREM und REM-Schlaf bei Mäusen während der hellen und dunklen Periode (2F) zeigt starke EEG Leistungsdichte im Frequenzbereich von 0,5 bis 4 Hz und 6-10Hz. Es sei darauf hingewiesen, dass der EEG während des REM-Schlafes enthält kleine Mengen von Deltawellen werden (0,5 bis 4 Hz), da die vermischten Zustände NREM und REM sind manchmal eine Verunreinigung. Drogen Auswirkungen auf die Schlaf-Wach-Verhalten von Mäusen zu bewerten, sind 24-30 EEG- und EMG-Regel für 2 aufeinanderfolgenden Tagen aufgezeichnet. Am Tag 1 um 10:00 Uhr in der frühen Phase der Lichtperiode; zu bestimmen, beispielsweise die Erregung Wirkung von Koffein auf C57BL / 6-Mäuse, 24 wurden die Mäuse mit Vehikel (intraperitoneal 10 ml / kg Kochsalzlösung) behandelt. Die Tiere wurden dann mit Coffein (15 mg / kg) 24 Stunden später behandelt, und die Wachsamkeit Zustände wurden offline in wachen, REM und NREM-Schlaf klassifiziert. 3A zeigt typische Beispiele für EEG, EMG, und hypnograms nach der Verabreichung von Koffein (untere polysomnographischen Platten) oder Vehikel (obere polysomnographischen Platten) in einer C57BL / 6-Maus. Caffeine increuf die Menge der Wachheit in C57BL / 6-Mäusen 2,8-fach für 3 h nach der Injektion (3B). <img alt="Abbildung 1" src="/files/ftp_upload/53678/53678fig1.jpg" /> Abbildung 1. Schlaf-Bioassay-System für Mäuse. (A) Um EEG-Signale zu überwachen, sind Edelstahlschrauben epidural den frontalen und parietalen kortikalen Bereichen 1 Hemisphäre implantiert. Zusätzlich wird die EMG-Aktivität von Edelstahldrähten bilateral in den Trapezmuskeln platziert überwacht. (B) Typische Beispiele für EEG, EMG, EEG und Leistungsdichte für 10 sec im NREM oder REM-Schlaf oder Wachsamkeit in einer Maus. In NREM-Schlaf, EEG zeigt hoher Amplitude Wellen; und das Delta-Band (0,5 bis 4 Hz) dominant ist (links). Im REM-Schlaf, EEG zeigt niedrige Amplitude Wellen, mit dem Theta-Band (6-10 Hz) dominant (Mitte). Im Wachzustand, dem EEG zeigt geringer Amplitude Wellen, mit keine Frequenz dominant (rechts). EMG-Signale sowohl in der unteren NREM und REM-Schlaf als im Wachzustand sind. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53678/53678fig1large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Figur 2" src="/files/ftp_upload/53678/53678fig2.jpg" /> Abbildung 2. Schlaf-Wach-Profile unter Ausgangsbedingungen in C57BL / 6-Mäuse durch EEG / EMG-Aufnahmen beurteilt. (A) Zeitverlauf Veränderungen im Stundenbetrag jeder Verhaltens Bühne. Weiße und schwarze Balken über der x-Achsen zeigen die Hell- und Dunkelperioden auf. (B) Gesamtbetrag jeder Stufe 12 h zeigt eine größere Menge von NREM und REM-Schlaf während der Lichtperiode im Vergleich zu dem in der dunklen Zeit. (C) Verteilung von episode Dauer der einzelnen Phasen. (D) mittlere Dauer der einzelnen Phasen ist länger für die Wachsamkeit bei der Dunkelperiode. (E) Bühnenübergangszahl jeder Stufe zeigt häufigere Übergänge während der Lichtperiode. (F) EEG-Leistungsspektrum im NREM und REM-Schlaf zeigt im Wesentlichen keine Leistungsdichteunterschiede zwischen hellen und dunklen Perioden. Daten sind als Mittelwert ± SEM angegeben (n = 5). * P &lt;0,05, ** p &lt;0,01, wie von gepaarten zweiseitigen Student t-Test beurteilt. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53678/53678fig2large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <img alt="Figur 3" height="890" src="/files/ftp_upload/53678/53678fig3.jpg" width="700" /> Abbildung 3. Arousal Wirkung von Koffein durch EEG / EMG-Aufnahmen beurteilt. (A) Typische Beispiele für EEG, EMG, und hypnograms nach der Verabreichung von Vehikel (oberes Feld) oder Koffein in einer Dosis von 15 mg / kg (unteres Feld). (B) Zeitverläufe der die Wachsamkeit bei Mäusen, die mit Koffein. (C) Wakefulness über einen 3-Stunden-Zeitraum nach der Injektion von Koffein behandelt. Daten sind als Mittelwert ± SEM angegeben (n = 5). ** P &lt;0,01 im Vergleich zur Fahrzeug Injektion, wie durch gepaarten zweiseitigen Student t-Test beurteilt. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53678/53678fig3large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="519"><colgroup><col /><col span="2" /><col /></colgroup><tbody><tr height="20"><td height="20" style="height:20px;width:156px;"></td><td style="width:139px;"> NREM-Schlaf </td><td style="width:139px;"> REM-Schlaf </strong&gt; </td><td style="width:87px;"> Wachsamkeit </td></tr><tr height="20"><td height="20" style="height:20px;"> EEG-Amplitude </td><td> Hoch </td><td> Niedrig </td><td> Niedrig </td></tr><tr height="20"><td height="20" style="height:20px;"> Dominant EEG-Frequenz </td><td> Delta-Band (0,5-4 Hz) </td><td> Theta-Band (6-10 Hz) </td><td> Keine </td></tr><tr height="20"><td height="20" style="height:20px;"> EMG-Amplitude </td><td> Niedrig </td><td> Niedrig </td><td> Hoch </td></tr></tbody></table> Tabelle 1: Allgemeine Kriterien zur Behavioral Staaten von EEG / EMG Signale Note.

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Polygraphic Recording Procedure for Measuring Sleep in Mice

The recording of electroencephalogram (EEG) and electromyogram (EMG) in freely behaving mice is a critical step to correlate behavior and physiology with sleep and wakefulness. The experimental protocol described herein provides a cable-based system for acquiring EEG and EMG recordings in mice.

Polygraphic Recording Verfahren zur Messung von Schlaf bei Mäusen

Recording of the epidural electroencephalogram (EEG) and electromyogram (EMG) in small animals, like mice and rats, has been pivotal to study the ...

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Nanyang Technological University

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Functions of the Central and Peripheral Nervous System

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23.3K Aufrufe.  University of Tsukuba. The recording of electroencephalogram (EEG) and electromyogram (EMG) in freely behaving mice is a critical step to correlate behavior and physiology with sleep and wakefulness. The experimental protocol described herein provides a cable-based system for acquiring EEG and EMG recordings in mice.

Serie: Polygraphic Recording Procedure for Measuring Sleep in Mice

Measuring Motor Coordination in Mice

Mice are increasingly being used in behavioral neuroscience, largely replacing rats as the behaviorist's animal of choice. Before aspects of behavior such as emotionality or cognition can be assessed, however, it is vital to determine whether the motor capabilities of e.g. a mutant or lesioned mouse allow such an assessment. Performance on a maze task requiring strength and coordination, such as the Morris water maze, might well be impaired in a mouse by motor, rather than cognitive, impairments, so it is essential to selectively dissect the latter from the former. For example, sensorimotor impairments caused by NMDA antagonists have been shown to impair water maze performance2. 
Motor coordination has traditionally been assessed in mice and rats by the rotarod test, in which the animal is placed on a horizontal rod that rotates about its long axis; the animal must walk forwards to remain upright and not fall off. Both set speed and accelerating versions of the rotarod are available.
The other three tests described in this article (horizontal bar, static rods and parallel bars) all measure coordination on static apparatus. The horizontal bar also requires strength for adequate performance, particularly of the forelimbs as the mouse initially grips the bar just with the front paws. 
Adult rats do not perform well on tests such as the static rods and parallel bars (personal observations); they appear less well coordinated than mice. I have only tested male rats, however, and male mice seem generally less well coordinated than females. Mice appear to have a higher strength:weight ratio than rats; the Latin name, Mus musculus, seems entirely appropriate. The rotarod, the variations of the foot fault test12 or the Catwalk (Noldus)15 apparatus are generally used to assess motor coordination in rats.

Protocols are presented for two established motor coordination tasks, the accelerating rotarod and horizontal bar, also two tests developed in Oxford recently, the static rods and parallel bars. These tests can detect motor impairments potentially of interest in their own right, as well as being possible variables in tests of other areas of behavior.

Mess-motorische Koordination in Mäuse

Mice are increasingly being used in behavioral neuroscience, largely replacing rats as the behaviorist's animal of choice. Before aspects of behavior such ...

Forschung

Neurowissenschaften

Retrograde Fluorescent Labeling Allows for Targeted Extracellular Single-unit Recording from Identified Neurons In vivo

The overall goal of this method is to record single-unit responses from an identified population of neurons. In vivo electrophysiological recordings from individual neurons are critical for understanding how neural circuits function under natural conditions. Traditionally, these recordings have been performed 'blind', meaning the identity of the recorded cell is unknown at the start of the recording. Cellular identity can be subsequently determined via intracellular1, juxtacellular2 or loose-patch3 iontophoresis of dye, but these recordings cannot be pre-targeted to specific neurons in regions with functionally heterogeneous cell types. Fluorescent proteins can be expressed in a cell-type specific manner permitting visually-guided single-cell electrophysiology4-6. However, there are many model systems for which these genetic tools are not available. Even in genetically accessible model systems, the desired promoter may be unknown or genetically homogenous neurons may have varying projection patterns. Similarly, viral vectors have been used to label specific subgroups of projection neurons7, but use of this method is limited by toxicity and lack of trans-synaptic specificity. Thus, additional techniques that offer specific pre-visualization to record from identified single neurons in vivo are needed. Pre-visualization of the target neuron is particularly useful for challenging recording conditions, for which classical single-cell recordings are often prohibitively difficult8-11. The novel technique described in this paper uses retrograde transport of a fluorescent dye applied using tungsten needles to rapidly and selectively label a specific subset of cells within a particular brain region based on their unique axonal projections, thereby providing a visual cue to obtain targeted electrophysiological recordings from identified neurons in an intact circuit within a vertebrate CNS.
The most significant novel advancement of our method is the use of fluorescent labeling to target specific cell types in a non-genetically accessible model system. Weakly electric fish are an excellent model system for studying neural circuits in awake, behaving animals12. We utilized this technique to study sensory processing by "small cells" in the anterior exterolateral nucleus (ELa) of weakly electric mormyrid fish. "Small cells" are hypothesized to be time comparator neurons important for detecting submillisecond differences in the arrival times of presynaptic spikes13. However, anatomical features such as dense myelin, engulfing synapses, and small cell bodies have made it extremely difficult to record from these cells using traditional methods11, 14. Here we demonstrate that our novel method selectively labels these cells in 28% of preparations, allowing for reliable, robust recordings and characterization of responses to electrosensory stimulation.

Retrograde Fluorescent Labeling Allows for Targeted Extracellular Single-unit Recording from Identified Neurons In vivo

Retrograde transport of fluorescent dye labels a sub-population of neurons based on anatomical projection. Labeled axons can be visually targeted in vivo, permitting extracellular recording from identified axons. This technique facilitates recording when neurons cannot be labeled through genetic manipulation or are difficult to isolate using 'blind' in vivo approaches.

Retrograde Fluoreszenzmarkierung Ermöglicht Gezielte Extracellular Einzel-Einheit Aufnahme von identifizierten Neuronen<em&gt; In vivo</em

The overall goal of this method is to record single-unit responses from an identified population of neurons. In vivo electrophysiological recordings from ...

Recording and Analysis of Circadian Rhythms in Running-wheel Activity in Rodents

When rodents have free access to a running wheel in their home cage, voluntary use of this wheel will depend on the time of day1-5. Nocturnal rodents, including rats, hamsters, and mice, are active during the night and relatively inactive during the day. Many other behavioral and physiological measures also exhibit daily rhythms, but in rodents, running-wheel activity serves as a particularly reliable and convenient measure of the output of the master circadian clock, the suprachiasmatic nucleus (SCN) of the hypothalamus. In general, through a process called entrainment, the daily pattern of running-wheel activity will naturally align with the environmental light-dark cycle (LD cycle; e.g. 12 hr-light:12 hr-dark). However circadian rhythms are endogenously generated patterns in behavior that exhibit a ~24 hr period, and persist in constant darkness. Thus, in the absence of an LD cycle, the recording and analysis of running-wheel activity can be used to determine the subjective time-of-day. Because these rhythms are directed by the circadian clock the subjective time-of-day is referred to as the circadian time (CT). In contrast, when an LD cycle is present, the time-of-day that is determined by the environmental LD cycle is called the zeitgeber time (ZT).
Although circadian rhythms in running-wheel activity are typically linked to the SCN clock6-8, circadian oscillators in many other regions of the brain and body9-14 could also be involved in the regulation of daily activity rhythms. For instance, daily rhythms in food-anticipatory activity do not require the SCN15,16 and instead, are correlated with changes in the activity of extra-SCN oscillators17-20. Thus, running-wheel activity recordings can provide important behavioral information not only about the output of the master SCN clock, but also on the activity of extra-SCN oscillators. Below we describe the equipment and methods used to record, analyze and display circadian locomotor activity rhythms in laboratory rodents.

Circadian rhythms in voluntary wheel-running activity in mammals are tightly coupled to the molecular oscillations of a master clock in the brain. As such, these daily rhythms in behavior can be used to study the influence of genetic, pharmacological, and environmental factors on the functioning of this circadian clock.

Aufnahme und Analyse der zirkadianen Rhythmen in Laufen-Rad-Aktivität in Nagetiere

When rodents have free access to a running wheel in their home cage, voluntary use of this wheel will depend on the time of day1-5. Nocturnal rodents, ...

Measuring Spinal Presynaptic Inhibition in Mice By Dorsal Root Potential Recording In Vivo

Presynaptic inhibition is one of the most powerful inhibitory mechanisms in the spinal cord. The underlying physiological mechanism is a depolarization of primary afferent fibers mediated by GABAergic axo-axonal synapses (primary afferent depolarization). The strength of primary afferent depolarization can be measured by recording of volume-conducted potentials at the dorsal root (dorsal root potentials, DRP). Pathological changes of presynaptic inhibition are crucial in the abnormal central processing of certain pain conditions and in some disorders of motor hyperexcitability. Here, we describe a method of recording DRP in vivo in mice. The preparation of spinal cord dorsal roots in the anesthetized animal and the recording procedure using suction electrodes are explained. This method allows measuring GABAergic DRP and thereby estimating spinal presynaptic inhibition in the living mouse. In combination with transgenic mouse models, DRP recording may serve as a powerful tool to investigate disease-associated spinal pathophysiology. In vivo recording has several advantages compared to ex vivo isolated spinal cord preparations, e.g. the possibility of simultaneous recording or manipulation of supraspinal networks and induction of DRP by stimulation of peripheral nerves.

Measuring Spinal Presynaptic Inhibition in Mice By Dorsal Root Potential Recording In Vivo

GABAergic presynaptic inhibition is a powerful inhibitory mechanism in the spinal cord important for motor and sensory signal integration in spinal cord networks. Underlying primary afferent depolarization can be measured by recording of dorsal root potentials (DRP). Here we demonstrate a method of in vivo recording of DRP in mice.

Mess Spinal Präsynaptische Hemmung bei Mäusen durch Spinalgan Mögliche Aufnahme<em&gt; In Vivo</em

Presynaptic inhibition is one of the most powerful inhibitory mechanisms in the spinal cord. The underlying physiological mechanism is a depolarization of ...

A Simple and Inexpensive Method for Determining Cold Sensitivity and Adaptation in Mice

Cold hypersensitivity is a serious clinical problem, affecting a broad subset of patients and causing significant decreases in quality of life. The cold plantar assay allows the objective and inexpensive assessment of cold sensitivity in mice, and can quantify both analgesia and hypersensitivity. Mice are acclimated on a glass plate, and a compressed dry ice pellet is held against the glass surface underneath the hindpaw. The latency to withdrawal from the cooling glass is used as a measure of cold sensitivity.
Cold sensation is also important for survival in regions with seasonal temperature shifts, and in order to maintain sensitivity animals must be able to adjust their thermal response thresholds to match the ambient temperature. The Cold Plantar Assay (CPA) also allows the study of adaptation to changes in ambient temperature by testing the cold sensitivity of mice at temperatures ranging from 30 &#176;C to 5 &#176;C. Mice are acclimated as described above, but the glass plate is cooled to the desired starting temperature using aluminum boxes (or aluminum foil packets) filled with hot water, wet ice, or dry ice. The temperature of the plate is measured at the center using a filament T-type thermocouple probe. Once the plate has reached the desired starting temperature, the animals are tested as described above.
This assay allows testing of mice at temperatures ranging from innocuous to noxious. The CPA yields unambiguous and consistent behavioral responses in uninjured mice and can be used to quantify both hypersensitivity and analgesia. This protocol describes how to use the CPA to measure cold hypersensitivity, analgesia, and adaptation in mice.

The Cold Plantar Assay (CPA) measures cold responsiveness between 30 &#176;C and 5 &#176;C, and can also measure cold adaptation. This protocol describes how to use the CPA to measure cold hypersensitivity, analgesia, and adaptation in mice.

Eine einfache und kostengünstige Methode zur Bestimmung der Überempfindlichkeit auf Kälte und Anpassung an der Maus

Cold hypersensitivity is a serious clinical problem, affecting a broad subset of patients and causing significant decreases in quality of life.  The cold ...

Extracellular Recording of Neuronal Activity Combined with Microiontophoretic Application of Neuroactive Substances in Awake Mice

Differences in the activity of neurotransmitters and neuromodulators, and consequently different neural responses, can be found between anesthetized and awake animals. Therefore, methods allowing the manipulation of synaptic systems in awake animals are required in order to determine the contribution of synaptic inputs to neuronal processing unaffected by anesthetics. Here, we present methodology for the construction of electrodes to simultaneously record extracellular neural activity and release multiple neuroactive substances at the vicinity of the recording sites in awake mice. By combining these procedures, we performed microiontophoretic injections of gabazine to selectively block GABAA receptors in neurons of the inferior colliculus of head-restrained mice. Gabazine successfully modified neural response properties such as the frequency response area and stimulus-specific adaptation. Thus, we demonstrate that our methods are suitable for recording single-unit activity and for dissecting the role of specific neurotransmitter receptors in auditory processing.
The main limitation of the described procedure is the relatively short recording time (~3 hr), which is determined by the level of habituation of the animal to the recording sessions. On the other hand, multiple recording sessions can be performed in the same animal. The advantage of this technique over other experimental procedures used to manipulate the level of neurotransmission or neuromodulation (such as systemic injections or the use of optogenetic models), is that the drug effect is confined to the local synaptic inputs to the target neuron. In addition, the custom-manufacture of electrodes allows adjustment of specific parameters according to the neural structure and type of neuron of interest (such as the tip resistance for improving the signal-to-noise ratio of the recordings).

We present methods for the construction of electrodes to simultaneously record extracellular neural activity and release multiple neuroactive substances at the vicinity of the recording sites in awake mice. This technique allows the detailed analysis of putative local synaptic inputs to the neuron of interest.

Die extrazelluläre Aufnahme neuronaler Aktivität in Kombination mit Microiontophoretic Anwendung von neuroaktiven Substanzen in Awake Mäuse

Differences in the activity of neurotransmitters and neuromodulators, and consequently different neural responses, can be found between anesthetized and ...

Preparations and Protocols for Whole Cell Patch Clamp Recording of Xenopus laevis Tectal Neurons

The Xenopus tadpole retinotectal circuit, comprised of the retinal ganglion cells (RGCs) in the eye which form synapses directly onto neurons in the optic tectum, is a popular model to study how neural circuits self-assemble. The ability to carry out whole cell patch clamp recordings from tectal neurons and to record RGC-evoked responses, either in vivo or using a whole brain preparation, has generated a large body of high-resolution data about the mechanisms underlying normal, and abnormal, circuit formation and function. Here we describe how to perform the in vivo preparation, the original whole brain preparation, and a more recently developed horizontal brain slice preparation for obtaining whole cell patch clamp recordings from tectal neurons. Each preparation has unique experimental advantages. The in vivo preparation enables the recording of the direct response of tectal neurons to visual stimuli projected onto the eye. The whole brain preparation allows for the RGC axons to be activated in a highly controlled manner, and the horizontal brain slice preparation allows recording from across all layers of the tectum.

Preparations and Protocols for Whole Cell Patch Clamp Recording of Xenopus laevis Tectal Neurons

In this paper, we discuss three brain preparations used for whole cell patch clamp recording to study the retinotectal circuit of Xenopus laevis tadpoles. Each preparation, with its own specific advantages, contributes to the experimental tractability of the Xenopus tadpole as a model to study neural circuit function.

Vorbereitungen und Protokolle für die ganze Zelle Patch Clamp Aufnahme von Xenopus Laevis Tectal Neuronen

The Xenopus tadpole retinotectal circuit, comprised of the retinal ganglion cells (RGCs) in the eye which form synapses directly onto neurons in the optic ...

Recording Spatially Restricted Oscillations in the Hippocampus of Behaving Mice

The local field potential (LFP) emerges from ion movements across neural membranes. Since the voltage recorded by LFP electrodes reflects the summed electrical field of a large volume of brain tissue, extracting information about local activity is challenging. Studying neuronal microcircuits, however, requires a reliable distinction between truly local events and volume-conducted signals originating in distant brain areas. Current source density (CSD) analysis offers a solution for this problem by providing information about current sinks and sources in the vicinity of the electrodes. In brain areas with laminar cytoarchitecture such as the hippocampus, one-dimensional CSD can be obtained by estimating the second spatial derivative of the LFP. Here, we describe a method to record multilaminar LFPs using linear silicon probes implanted into the dorsal hippocampus. CSD traces are computed along individual shanks of the probe. This protocol thus describes a procedure to resolve spatially restricted neuronal network oscillations in the hippocampus of freely moving mice.

This protocol describes the recording of local field potentials with multi-shank linear silicon probes. Conversion of the signals using current source density analysis allows the reconstruction of local electrical activity in the mouse hippocampus. With this technique, spatially restricted brain oscillations can be studied in freely moving mice.

Aufzeichnung von räumlich eingeschränkt Schwingungen im Hippocampus Verhalten der Mäuse

The local field potential (LFP) emerges from ion movements across neural membranes. Since the voltage recorded by LFP electrodes reflects the summed ...

Optogenetic Manipulation of Neural Circuits During Monitoring Sleep/wakefulness States in Mice

In recent years, optogenetics has been widely used in many fields of neuroscientific research. In many cases, an opsin, such as channel rhodopsin 2 (ChR2), is expressed by a virus vector in a particular type of neuronal cells in various Cre-driver mice. Activation of these opsins is triggered by application of light pulses which are delivered by laser or LED through optic cables, and the effect of activation is observed with very high time resolution. Experimenters are able to acutely stimulate neurons while monitoring behavior or another physiological outcome in mice. Optogenetics can enable useful strategies to evaluate function of neuronal circuits in the regulation of sleep/wakefulness states in mice. Here we describe a technique for examining the effect of optogenetic manipulation of neurons with a specific chemical identity during electroencephalogram (EEG) and electromyogram (EMG) monitoring to evaluate the sleep stage of mice. As an example, we describe manipulation of GABAergic neurons in the bed nucleus of the stria terminalis (BNST). Acute optogenetic excitation of these neurons triggers a rapid transition to wakefulness when applied during NREM sleep. Optogenetic manipulation along with EEG/EMG recording can be applied to decipher the neuronal circuits that regulate sleep/wakefulness states.

Here, we describe methods of optogenetic manipulation of particular types of neurons during monitoring of sleep/wakefulness states in mice, presenting our recent work on the bed nucleus of the stria terminalis as an example.

Optogenetische Manipulation von neuronalen Schaltkreisen während der Überwachung von Schlaf-/Wachzustanden bei Mäusen

In recent years, optogenetics has been widely used in many fields of neuroscientific research. In many cases, an opsin, such as channel rhodopsin 2 ...

Evaluation of Hemisphere Lateralization with Bilateral Local Field Potential Recording in Secondary Motor Cortex of Mice

This article demonstrates complete, detailed procedures for both in vivo bilateral recording and analysis of local field potential (LFP) in the cortical areas of mice, which are useful for evaluating possible laterality deficits, as well as for assessing brain connectivity and coupling of neural network activities in rodents. The pathological mechanisms underlying Alzheimer&#39;s disease (AD), a common neurodegenerative disease, remain largely unknown. Altered brain laterality has been demonstrated in aging people, but whether or not abnormal lateralization is one of the early signs of AD has not been determined. To investigate this, we recorded bilateral LFPs in 3-5-month-old AD model mice, APP/PS1, together with littermate wild type (WT) controls. The LFPs of the left and right secondary motor cortex (M2), specifically in the gamma band, were more synchronized in APP/PS1 mice than in WT controls, suggesting a declined hemispheric asymmetry of bilateral M2 in this AD mouse model. Notably, the recording and data analysis processes are flexible and easy to carry out, and can also be applied to other brain pathways when conducting experiments that focus on neuronal circuits.

We present in vivo electrophysiological recording of the local field potential (LFP) in bilateral secondary motor cortex (M2) of mice, which can be applied to evaluate hemisphere lateralization. The study revealed altered levels of synchronization between the left and right M2 in APP/PS1 mice compared to WT controls.

Bewertung der Hemisphärenlateralisierung mit bilateraler lokaler Feldpotentialaufzeichnung im sekundären Motorcortex von Mäusen

This article demonstrates complete, detailed procedures for both in vivo bilateral recording and analysis of local field potential (LFP) in the cortical ...