著者は NIH フェロー編集委員会の編集協力を認めたいと思います。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。

すべての手順は、国立研究所の精神健康動物ケアおよび使用委員会によって承認され、ガイドラインに沿って行われ、国立機関の健康ケアの動物の使用。
1. 睡眠検出ユニットの設定
<ol><li>ユニットとソフトウェアの必要な数を購入します。</li>
	<li>監視システムを設定する指示に従います。<ol>
<li>エミッタの反対側の検出器の位置を合わせます。赤外線ビーム内側に直面している同じ高さに揃えて配置されることを確認します。</li>
		<li>付属のネジを使用して、金属製のスタンドの高さの探知器およびヒーターを配置します。この高さは、ケージのベッド、赤外線ビームを下回って、ビームが動物の活動を検出する適切な高さに調整必要があります。これにより、27 cm × 32 cm の内部領域 (10.625 × 12.75 で)。<ol>
<li>さらにネジが必要な場合、ハードウェアでより購入保存 (鍋頭ねじの ¼ 6-32)。</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
	<li>各エミッタと各検出器を接続します。エミッタを受信機にリンク指定したハブに接続します。X、y 平面のこれを実行します。すべてのセットアップのためには、この手順を繰り返します。</li>
	<li>受信機を付属の USB ハブをコンピューターに接続します。</li>
</ol>2. ソフトウェアのセットアップ
<ol><li>解析ソフトウェアをインストールし、既定として指定されたハードウェア構成ファイルを選択します。ハードウェア構成ファイルは、当社によってのみ変更する必要があります。</li>
	<li>ファイルをクリックして |実験構成を開く。既定の実験構成を開きます。</li>
	<li>実験をクリックして |プロパティ。</li>
	<li>10スキャン レートを変更して] をクリックスキャンタブ s。</li>
	<li>10活動サンプリング レートを変更] をクリック、[活動] タブ s。</li>
	<li>ファイルをクリックして |実験として保存今後の実験計画のこれらの設定を保存します。</li>
</ol>3. 動物のセットアップ
<ol><li>単独で 31 cm (12.25 インチ) の長さは 16.5 cm (6.5 インチ) 広い、きれいなケージ内マウスを家します。寝具を構築し、ビームを妨害からマウスを防ぐためには、3 mm の深さで寝具を使用します。マウス用追加ネスト材料を提供しません。</li>
	<li>食糧へのアクセスを持つマウスを提供し、梁の邪魔にならないケージの上部にかかっているワイヤ供給装置による水の自由。必要に応じて、食品を補充し、ケージが研究の期間中すべての 3-5 日を変更された場合、水のボトルを変更します。</li>
	<li>マウスの完全なカバレッジを梁のほぼ真ん中にかかっていることを確保する設定、赤外線ビーム ケージに合わせます。</li>
	<li>光マウスの通常の住宅事情の光暗い周期をミラー化または実験に基づいて必要に応じて変更部屋の暗いサイクルを設定を確認します。</li>
</ol>4. 医薬品の準備と注射
<ol><li>滅菌水と滅菌シクロデキストリンを取得します。</li>
	<li>すべて注射 25.5 30.5 G 皮下針を 1 mL の注射器を使用します。それぞれのマウスには、新しい滅菌針と注射器を使用ください。</li>
	<li>注射の間の時間を減らすためには、事前にすべての注射器を組み立てます。</li>
	<li>シクロデキストリン注射用: 30% シクロデキストリン水溶液を作るために水 10 mL にシクロデキストリンの 3 g を追加することによってシクロデキストリン ソリューションを準備します。</li>
	<li>0.3 mL の生理食塩水または IP 注入によるシクロデキストリンを管理します。</li>
</ol>5. ソフトウェア レコードの睡眠に
<ol><li>既定のハードウェア構成ファイルを開きます。</li>
	<li>ファイルをクリックして |実験構成を開く。希望を開くか、または実験構成。</li>
	<li>実験をクリックして |セットアップ。<ol>
<li>データ ファイルの保存場所とバックアップ ファイルを保存する場所を指定します。ソフトウェアでは、データ ファイルが特定のプログラム フォルダーの下のプログラム ファイルに格納する必要があります。 注: 一部のコンピューターは、敏感なプログラム ファイルを表示、ことを考えるデータ ファイルにアクセスできない可能性実験の後。したがって、ローカル コンピューター上、機密ではない別の域にバックアップ ファイルを保存することをお勧めします。</li>
		<li>動物を指定各睡眠する ID 商工会議所し、必要に応じて動物の重量を入力します。チェック ボックスをオフでチャンバー実験で使用されていない、その商工会議所が無効にされます。識別情報を入力すると、完了をクリックします。</li>
	</ol>
</li>
	<li>ファイルをクリックして |実験として保存目的のファイル名の下の現在の実験構成を保存します。</li>
	<li>実験をクリックして |実行またはf5 キーを押して録音を開始します。すべての部屋が活動を選んでいることを確認する 10 s 新紀元のため待機。動物だけ注入して、動物が移動する赤外線ビームにより検出する十分な可能性が高いです。<ol>
<li>アクティビティが検出されない場合は、ビームを拾う動きを確認する手動でマウス ケージを移動してください。トラブルシューティングを続行またはアクティビティがまだ記録されていない場合、作業室に移動します。 注: は、注射が終わったらすぐに実験を実行します。</li>
	</ol>
</li>
	<li>コンピューターの画面を光を遮断する不透明なカバーでカバーします。アクティビティ メーターのライトが点滅をカバーします。</li>
	<li>24 時間の実験を実行します。 注: 注射を実行に必要な時間が、まい完全 24 時間。注射は、毎日同じ時間に実行する必要があります。注射時に睡眠を記録されませんする必要があります。</li>
	<li>次の日は、注射の時にクリックして実験 |停止録音を終了するします。ファイルをクリックして |エクスポート |対象の csv ファイルを生成各マウスの生データを収集します。 注: エクスポート、すぐにこれを行うし、コンピューターを処理している間注射を続行するいくつかの時間がかかることがあります。</li>
	<li>ファイルをクリックして |エクスポート |睡眠生を開くことによって各実験のため睡眠ファイルにエクスポートします。CDTA ソフトウェアがインストールされている任意のコンピューター上のデータ ファイル。<ol>
<li>検出パラメーター アクティビティのソースの下には、x 軸と y 軸の両方のボックスがオンになっているを確認します。</li>
		<li>しきい値新紀元の睡眠、下 4 新紀元が選択されていることを確認します。</li>
		<li>睡眠活動しきい値の下、0 の数が選択されていることを確認します。</li>
		<li>明暗サイクルを、[明暗サイクルの適切な時期を確認します。</li>
		<li>解析ウィンドウ、[分析の目的の時間を選択します。注入試験の場合に、既定値として日を残します。ExpSTART としては、開始時刻を設定します。24:00 24 時間解析ソフトウェアは、最大 72 時間のため行うことができますを使用するための期間を設定します。</li>
		<li>データをエクスポートするための時間を節約する設定を保存します。</li>
		<li>[更新] をクリックします。</li>
		<li>CSV ファイルを生成をクリックし、目的の場所にファイルを保存します。</li>
	</ol>
</li>
</ol>6. データの分析
<ol><li>記録セッションごとに睡眠ファイルを開きます。サブジェクトの ID を割り当てる、各商工会議所のサブジェクト ID を決定するための個別の CSV ファイルを開く両方のライトのTOT 睡眠 hh:mm:ssとすべての動物の暗い段階を記録します。<ol>
<li>不整合記録の失敗を示す個々 の主題の CSV ファイルを確認します。ハイビームのカウントが 1 つの平面で検出された他の平面上のカウントが発生しない場合は、これはビームのエラーを示します。 注: 光と闇の両方の段階を含んでいるトータル レコーディング期間に対して計算されて「% 眠っている」と暗期の。12 h 明暗サイクル 12 h 光または暗期で「% 睡眠」を得るための 2 によってこの数を乗算します。注射の研究完全 24 時間計算のため行っていないことを考える"% が眠っている"ことは正確ではありません。正しいを生成する「% 睡眠」除算「TOT スリープ hh:mm:ss」、"実験経過時間: hh:mm:ss"、2 で乗算して、% を取得する 100 を乗算します。光の段階で注射を行い場合、光の位相のみをこの方法で調整する必要があります。</li>
	</ol>
</li>
	<li>別の日、フェーズが互いに比較されるので各フェーズと各日のパーセントの睡眠の持続期間を分析します。</li>
</ol>

<ol>
	<li>Picchioni, D., Reith, R. M., Nadel, J. L., Smith, C. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sleep,+plasticity+and+the+pathophysiology+of+neurodevelopmental+disorders:+the+potential+roles+of+protein+synthesis+and+other+cellular+processes.">Sleep, plasticity and the pathophysiology of neurodevelopmental disorders: the potential roles of protein synthesis and other cellular processes.</a> Brain sciences. 4, 150-201 (2014).</li><li>Ingvar, M. C., Maeder, P., Sokoloff, L., Smith, C. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effects+of+aging+on+local+rates+of+cerebral+protein+synthesis+in+rats.">The effects of aging on local rates of cerebral protein synthesis in rats.</a> Monographs in neural sciences. 11, 47-50 (1984).</li><li>Pack, A. 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T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+impact+of+daily+sleep+duration+on+health:+a+review+of+the+literature.">The impact of daily sleep duration on health: a review of the literature.</a> Progress in cardiovascular nursing. 19, 56-59 (2004).</li><li>Kincheski, G. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chronic+sleep+restriction+promotes+brain+inflammation+and+synapse+loss,+and+potentiates+memory+impairment+induced+by+amyloid-beta+oligomers+in+mice.">Chronic sleep restriction promotes brain inflammation and synapse loss, and potentiates memory impairment induced by amyloid-beta oligomers in mice.</a> Brain, behavior, and immunity. 64, 140-151 (2017).</li><li>Sare, R. M., Levine, M., Hildreth, C., Picchioni, D., Smith, C. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chronic+sleep+restriction+during+development+can+lead+to+long-lasting+behavioral+effects.">Chronic sleep restriction during development can lead to long-lasting behavioral effects.</a> Physiology &amp; behavior. 155, 208-217 (2015).</li><li>Moretti, P., Bouwknecht, J. A., Teague, R., Paylor, R., Zoghbi, H. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Abnormalities+of+social+interactions+and+home-cage+behavior+in+a+mouse+model+of+Rett+syndrome.">Abnormalities of social interactions and home-cage behavior in a mouse model of Rett syndrome.</a> Human molecular genetics. 14, 205-220 (2005).</li><li>Guzman, M. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mice+with+selective+elimination+of+striatal+acetylcholine+release+are+lean,+show+altered+energy+homeostasis+and+changed+sleep/wake+cycle.">Mice with selective elimination of striatal acetylcholine release are lean, show altered energy homeostasis and changed sleep/wake cycle.</a> Journal of neurochemistry. 124, 658-669 (2013).</li><li>Vecsey, C. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Daily+acclimation+handling+does+not+affect+hippocampal+long-term+potentiation+or+cause+chronic+sleep+deprivation+in+mice.">Daily acclimation handling does not affect hippocampal long-term potentiation or cause chronic sleep deprivation in mice.</a> Sleep. 36, 601-607 (2013).</li><li>Bogdanik, L. P., Chapman, H. D., Miers, K. E., Serreze, D. V., Burgess, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+MusD+retrotransposon+insertion+in+the+mouse+Slc6a5+gene+causes+alterations+in+neuromuscular+junction+maturation+and+behavioral+phenotypes.">A MusD retrotransposon insertion in the mouse Slc6a5 gene causes alterations in neuromuscular junction maturation and behavioral phenotypes.</a> PloS one. 7, e30217 (2012).</li><li>Angelakos, C. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hyperactivity+and+male-specific+sleep+deficits+in+the+16p11.2+deletion+mouse+model+of+autism.">Hyperactivity and male-specific sleep deficits in the 16p11.2 deletion mouse model of autism.</a> Autism research: official journal of the International Society for Autism Research. 10, 572-584 (2017).</li><li>Fisher, S. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+assessment+of+sleep-wake+behavior+in+mice.">Rapid assessment of sleep-wake behavior in mice.</a> Journal of biological rhythms. 27, 48-58 (2012).</li><li>Mang, G. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+a+piezoelectric+system+as+an+alternative+to+electroencephalogram/+electromyogram+recordings+in+mouse+sleep+studies.">Evaluation of a piezoelectric system as an alternative to electroencephalogram/ electromyogram recordings in mouse sleep studies.</a> Sleep. 37, 1383-1392 (2014).</li><li>Chen, L., Toth, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fragile+X+mice+develop+sensory+hyperreactivity+to+auditory+stimuli.">Fragile X mice develop sensory hyperreactivity to auditory stimuli.</a> Neuroscience. 103, 1043-1050 (2001).</li></ol>

著者が明らかに何もありません。

非侵襲、高スループットの家-檻の中の活動の監視に基づく睡眠時間の測定法を紹介します。総睡眠時間の評価のこの方法は、脳波研究3に対して検証されています。アクティビティ ベースの家ケージの監視は単純な非侵襲的、および多数の動物の人口調査に適用されます。それは限られた睡眠 (睡眠発作持続時間と睡眠段階) などについて詳細な情報を与えることはできません。
この分析方法に落とし穴は、比較的簡単に検出します。梁のどれもが研究中に妨害が重要です。これがケージ部における寝具の蓄積によって発生します。3 mm にベッドの高さを制限し追加ネスト材料を除去する最小限に抑えることができます。寝具のこの量はケージの底をカバーするのに十分なマウス17のストレス レベルに影響を与える低寝具ボリュームが見つからない。追加の入れ子材料梁クリアランスにも干渉する可能性、したがって、提供しない必要があります。また、セットアップ処理中にすべてのビームが正しく機能していることを確認する研究を終了し、データを抽出する前に、ケージを調査することが重要です。ビームが誤動作している場合は可能性があります睡眠時間の過大評価に。ビーム故障や障害物を慎重に CSV ファイルを見てデータ分析フェーズ中に検出できます。別の軸上の任意のカウントすることがなく 1 つの軸に高カウントのインスタンスは、梁のセットの 1 つが故障しているや閉塞を示します。接続の問題、または機器の誤動作、これは配置の問題 (エミッタに揃えて配置が正しく検出) のためかもしれない。睡眠ファイルの分析は、のみこの情報を逃すし、梁の両方の方向が占めていない場合、睡眠時間を過大評価することができます。
ホーム ケージ睡眠の監視のもう一つの考察は、単一の住宅の必要性です。マウスは睡眠記録が検討されているそれぞれのマウスに特定できるように単独で収納する必要があります。したがって、睡眠評価の期間は、長期にわたる社会的孤立を防ぐために制限する必要があります。さらに、動物が単独でする必要がありますので離乳前の動物の勉強家ケージが監視の収容はできません。また、我々 はいくつかの異なった年齢でマウスで単一の住宅ホーム ケージ監視状態に慣らすに約 24 時間かかりますが、異なる場合、慣れをテストする必要がありますを示されている系統やトランスジェニック マウス研究4をされています。現在の研究の結果はまた、睡眠に関連付けられている削減を避けるために実験中にケージを変更しないことをお勧めします。
このメソッドは、最小限の労力と時間を持つ動物の大量に睡眠を研究する力を持っています。したがって、それは異なる齧歯動物ラインの行動表現型解析および睡眠に異なる操作 (薬理学的研究を含む) の効果を評価するために有効なことを約束します。

睡眠は体と脳の覚醒1毎日の負担を次の復元のための重要な機能です。それは、睡眠が記憶力と一般的な脳の可塑性1の役割を果たすことが示されています。脳波は、睡眠2を検出するためのゴールド スタンダードです。齧歯動物、脳波モニタリングには、ヘッド マウント後動物必要2を回復する時間の期間に貼付電極の外科的移植が必要になります。リカバリ後動物録音デバイスに接続し、別を与えられる慣れ2の期間。回復と慣れのこれらの必要な期間のため脳波は時間がかかり、骨の折れると大規模な合理的に実行できません。さらに、電極注入の手術は動物に固有の危険を運ぶ。最後に、脳波の研究で睡眠をスコアリングのためのデータ分析も非常に骨の折れるです。代わりに、睡眠を監視する非侵襲、高スループット方法大きく齧歯動物の睡眠研究を支援しました。
脳波研究の制限に対処する、アクティビティ ベースの家ケージ監視システム睡眠を検出するために使用します。単純な前提は、アクティブでない動物は眠っている動物である可能性が高いです。それはそれを示されている 40 (10 秒エポックのビニング) 連続的な非アクティブの s は、睡眠脳波 (88-94% の契約に示されている)3によって測定した、信頼性の高い測定。ホーム ケージ ・監視システムは、最小限のセットアップ時間と動物の大規模なグループを研究する使用できます。我々 は、動物約 1 日かかります脳波研究2に必要な回復の週間と対照をなしてホーム ケージ監視システム4の住宅に慣らすに示されています。さらに、いくつかのセットアップは、体温、心拍数、利用状況、給餌などの生理学的パラメーターも検出できます。温度と心拍数は、小型送信機の移植から決定されます。これらのパラメーターは、マウスに関するより多くの情報を提供でき、さらに睡眠とそれの影響を理解するために追加する睡眠記録と並行して使用する可能性があります。
それは強力なツールが、アクティビティ ベースの家ケージの監視から取得できるデータの種類に制限があります。脳波の研究は、レムと非-レム睡眠、睡眠構築のより深い理解のために重要かもしれない区別できます。アクティビティ ベースの家ケージ ・監視システムだけ総睡眠時間のデータを提供できます。さらに、ホーム ケージ監視のアクティビティ ベースの出力を与えるについては睡眠時間の長さが、40 秒間隔3の固有の限定のためを試合時間正確に把握できません。これらの制限にもかかわらずホーム ケージが睡眠時間の監視動物の健康および行動5を含む多くの下流因子に影響を与える可能性があります重要な生物学的指標を提供します。
アクティビティ ベースの家ケージの監視は、その多様性を示す多くの研究で睡眠を検出する使用されています。私たちはこれらの研究4,6,7,8,9,10、11,の12のサンプルを引用します。紹介した方法も独自の制限13,14を含む各監視アクティビティ ベースを介して睡眠を検出の他の方法があります。長時間 (72 時間) 連続睡眠は、24 h のブロックのいくつかを調べる睡眠中これらの研究のいくつか調べる。本研究では、毎日腹腔内 (IP) 注射と脆弱 X 症候群 (Fmr1 KO マウス) のマウス モデルにおける変更が定期的なケージに対応した 24 時間の期間ごとに睡眠解析を提案します。睡眠4を減らした、仮説に感覚情報15に超反応するのでFmr1 KO マウスを選びました。我々 のデータでは、ストレスの多いイベントに応答の睡眠パターンの変化を検出する能力を強調表示します。このメソッドは、マウスの大規模コホートで睡眠についての一般情報を取得に最適です。メソッドは、睡眠に特定の遺伝子変異、薬理学的治療法やストレッサーなどのイベントへの応答の効果の効果を理解するために役立ちます。さらに、メソッドはより複雑の研究を開始する前に検診の応答の簡単な手段を提供します。

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="573">
	<tbody>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Comprehensive Lab Animal Monitoring System (CLAMS)</td>
			<td style="width:71px;">Columbus Instruments</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">Equipment and software to analyze sleep duration</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Captisol Research Grade</td>
			<td style="width:71px;">Captisol</td>
			<td style="width:119px;">RC-0C7-100</td>
			<td>Captisol for dissolving hydrophobic compounds</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">30 G BD Needle 1/2 inch</td>
			<td style="width:71px;">BD</td>
			<td align="right" style="width:119px;">305106</td>
			<td>Needle for injections</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">BD Disposable Syringes</td>
			<td style="width:71px;">Fisher</td>
			<td style="width:119px;">14-823-30</td>
			<td>Syringes for injections</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">B6.129P2-Fmr1tm1Cgr/J</td>
			<td style="width:71px;">Jackson Labs</td>
			<td align="right" style="width:119px;">3025</td>
			<td>Fmr1 KO mice</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Super Mouse 750 Mouse Cage</td>
			<td style="width:71px;">Lab Products, Inc.&#160;</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Homecages for the mice</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">SANI-Chips Bedding</td>
			<td style="width:71px;">PJ Murphys</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Bedding for the mice</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

noninvasive, high-throughput determination of sleep duration in rodents

伝統的に、睡眠は、脳波計 (EEG) によって監視されます。齧歯動物の脳波の研究では、長い回復期間続いて電極の外科的移植を必要があります。脳波記録を行う動物は、ヘッド マウントに不自然なテザーを作成する受信機に接続されます。脳波モニタリングは時間がかかる、運ぶ、動物を危険にさらすし、睡眠の測定のため完全に自然な設定ではありません。代替方法のハイスループット ファッションで特に睡眠を検出する睡眠研究分野大きく前進するでしょう。ここでは、アクティビティ ベースの家ケージの監視を介して睡眠を検出検証法について述べる.以前の研究では、このメソッドを介して睡眠では、伝統的な脳波ベース メジャーによって定義される睡眠の契約の高度を示しています。このメソッドは、総睡眠時間の検証が、一方より時間解像度を持つ脳波睡眠時間の長さを評価することに注意してくださいすることが重要です。急速な目動き (レム) とレム睡眠、睡眠の正確な性質についての詳細を与えて、脳波は区別もできます。それにもかかわらず、アクティビティ ベースの睡眠測定は邪魔されずに睡眠の複数の日を分析し、(ストレス) のような急性のイベントへの応答として睡眠を評価するために使用できます。ここでは、毎日腹腔内注射マウスの応答を検出するこのシステムの電源を示します。

睡眠と動物が注射に慣らすかどうかで毎日の注射の効果を決定する 9:00 (6:00 で始まったライト サイクル) で 14 日連続毎日 IP 注射を実行 12 Fmr1 KO c57bl/6 j マウスの睡眠時間を記録しました。用いて、被験者のデザインの中で通常の生理食塩水で連続 4 日間のそれぞれの動物を注入する. (1-4 日) と次の 30% シクロデキストリン、連続 10 日間 (5-14 日間)。シクロデキストリンは、薬剤の投与の疎水性化合物を分解する使用ことができます車両噴射によるマウスの睡眠への影響に興味を持っていたので選ばれました。記録の長い期間を考えると、我々 はまた研究を通して、週 2 回のケージを変更しました。日に注射と同時にケージ変更を行った示されます。注射とケージの変化 (図 1) の 14 日間にわたって光と闇の相の平均パーセント睡眠時間を報告します。動物は、注射をせず睡眠装置に追加の馴化期間を受信しませんでした。X の毎日の相互作用の重要なフェーズがわかった (F = 16.463) (p < 0.001)、14 日間睡眠の持続期間の変化を示すと暗期間で異なります。記事 hoct-テストは、軽い段階で睡眠時間 1 日目に異なっていたことよりもほぼすべての他の日に明らかにしました。これは、注射4がなくても睡眠セットアップに慣れの影響と一致。軽い段階で睡眠時間の日 6、9、および 13 (ときにケージが変わった次の IP 注射) が大幅に異なる (p < 0.05) 隣接するケージの変化が睡眠時間が変更されることを示す日の睡眠時間よりも。(これは通常発生) 睡眠期間変化のわずかな日々、ケージを変更する影響睡眠ケージが変更されたライトの段階で睡眠時間の重要な減少を示しています。シクロデキストリン管理ケージ変更 (すなわち日 5、7、8、10、11、12、および 14) なしの日に光の位相で睡眠時間に差はありませんでした。これらのデータは、マウスが比較的短時間で IP シクロデキストリンの注射に慣れているユーザーを示します。暗い段階で睡眠時間が日 2 と 6 (最初のケージ変更) 6 日目に発生した光の位相の睡眠時間の減少のための潜在的な補償を示唆している間違っていた。6 日 4 を 2 時間ずつ分割睡眠時間の代替プレゼンテーションは、睡眠時間 (図 2) の注射とケージの変化の直接的な影響を示しています。
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57420/57420fig1.jpg"> 図 1: 14 日間の連続記録間光 (A) と (B) の暗い段階の睡眠時間の割合が表示されます。マウスは、光位相で 9 で生理食塩水 (白い矢印) または 30% シクロデキストリン (黒矢印) の毎日の IP 注射を受けた。矢印の周囲のボックスは、ケージの変化を示します。毎日の相互作用 x 相は有意 (p < 0.001)。事後の t-テスト示唆睡眠時間が他の日から 1 日目に光の位相の異なることを示す睡眠セットアップし IP 注射慣れ。睡眠は 6、9、および他の日と比較して 13 日にケージの変更によって減少した (日 5、7、8、10 11、12、および 14)。ケージがないに変更された日にわたって比較的安定であった睡眠時間次のシクロデキストリン注射マウスに IP シクロデキストリン注射に慣れることを示します。ポイント表現は、12 のマウスの平均 (SEM) の ± 標準誤差を意味します。<a href="https://cloudflare-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57420/57420fig1large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57420/57420fig2.jpg"> 図 2: 2 h フレーム開始 4 日目に生理食塩水の注射後、6 日目の終わりで終了間で睡眠時間の割合です。各データ ポイントは、2 h の期間中、次にマウスの平均睡眠として提示されます。マウスは、生理食塩水 (白い矢印) または 30% シクロデキストリン (黒矢印) の毎日の IP 注射を受けた。注射を 9 で与えられ、睡眠記録再開後矢印の周囲に 1 〜 1.5 h. ボックス ケージの変化を示します。ケージは、9 AM および 11 再開睡眠録音で注射後変更されました。灰色の線は黒の線を示す暗いサイクルで発生した睡眠中にライト サイクルで発生した睡眠を示します。ポイントは、平均 ± SEM 12 マウスを表します。<a href="https://cloudflare-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57420/57420fig2large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。

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Noninvasive, High-throughput Determination of Sleep Duration in Rodents

睡眠測定活動ベース ホーム ケージの監視の高スループット方法について述べる。このメソッドでは、脳波・ ベースの従来の方法上の利点を提供しています。それは総睡眠時間の定量検証するには、ひと疾患の齧歯動物モデルで睡眠を監視する強力なツールをすることができます。

齧歯動物の睡眠時間の非侵襲的で高スループットの測定

Traditionally, sleep is monitored by an electroencephalogram (EEG). EEG studies in rodents require surgical implantation of the electrodes followed by a ...

noninvasive-high-throughput-determination-of-sleep-duration-in-rodents

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Behavior

7.7K ビュー.  National Institutes of Health. 睡眠測定活動ベース ホーム ケージの監視の高スループット方法について述べる。このメソッドでは、脳波・ ベースの従来の方法上の利点を提供しています。それは総睡眠時間の定量検証するには、ひと疾患の齧歯動物モデルで睡眠を監視する強力なツールをすることができます。

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Meal Duration as a Measure of Orofacial Nociceptive Responses in Rodents

A lengthening in meal duration can be used to measure an increase in orofacial mechanical hyperalgesia having similarities to the guarding behavior of humans with orofacial pain. To measure meal duration unrestrained rats are continuously kept in sound attenuated, computerized feeding modules for days to weeks to record feeding behavior. These sound-attenuated chambers are equipped with chow pellet dispensers. The dispenser has a pellet trough with a photobeam placed at the bottom of the trough and when a rodent removes a pellet from the feeder trough this beam is no longer blocked, signaling the computer to drop another pellet. The computer records the date and time when the pellets were taken from the trough and from this data the experimenter can calculate the meal parameters. When calculating meal parameters a meal was defined based on previous work and was set at 10 min (in other words when the animal does not eat for 10 min that would be the end of the animal&#39;s meal) also the minimum meal size was set at 3 pellets. The meal duration, meal number, food intake, meal size and inter-meal interval can then be calculated by the software for any time period that the operator desires. Of the feeding parameters that can be calculated meal duration has been shown to be a continuous noninvasive biological marker of orofacial nociception in male rats and mice and female rats. Meal duration measurements are quantitative, require no training or animal manipulation, require cortical participation, and do not compete with other experimentally induced behaviors. These factors distinguish this assay from other operant or reflex methods for recording orofacial nociception.

A lengthening in meal duration represents orofacial nociceptive behavior in rodents similar to the guarding behavior of humans with orofacial pain. Eating is a behavior that requires no training or animal manipulation, requires cortical participation, and is not competing with other experimentally induced behaviors, distinguishing this assay from alternative reflex or operant measurements.

げっ歯類におけるオロ顔面ノシチブ応答の尺度としての食事期間

A lengthening in meal duration can be used to measure an increase in orofacial mechanical hyperalgesia having similarities to the guarding behavior of ...

行動学

A Novel Experimental and Analytical Approach to the Multimodal Neural Decoding of Intent During Social Interaction in Freely-behaving Human Infants

Understanding typical and atypical development remains one of the fundamental questions in developmental human neuroscience. Traditionally, experimental paradigms and analysis tools have been limited to constrained laboratory tasks and contexts due to technical limitations imposed by the available set of measuring and analysis techniques and the age of the subjects. These limitations severely limit the study of developmental neural dynamics and associated neural networks engaged in cognition, perception and action in infants performing &#8220;in action and in context&#8221;. This protocol presents a novel approach to study infants and young children as they freely organize their own behavior, and its consequences in a complex, partly unpredictable and highly dynamic environment. The proposed methodology integrates synchronized high-density active scalp electroencephalography (EEG), inertial measurement units (IMUs), video recording and behavioral analysis to capture brain activity and movement non-invasively in freely-behaving infants. This setup allows for the study of neural network dynamics in the developing brain, in action and context, as these networks are recruited during goal-oriented, exploration and social interaction tasks.

This protocol presents a novel methodology for the neural decoding of intent from freely-behaving infants during unscripted social interaction with an actor. Neural activity is acquired using non-invasive high-density active scalp electroencephalography (EEG). Kinematic data is collected with inertial measurement units and supplemented with synchronized video recording.

自由に振る舞うヒト乳児における社会的相互作用の間に意思のマルチモーダル神経デコーディングするための新規の実験と解析手法

Understanding typical and atypical development remains one of the fundamental questions in developmental human neuroscience. Traditionally, experimental ...

The Treadmill Fatigue Test: A Simple, High-throughput Assay of Fatigue-like Behavior for the Mouse

Fatigue is a prominent symptom in many diseases and disorders and reduces quality of life for many people. The lack of clear pathogenesis and failure of current interventions to adequately treat fatigue in all patients leaves a need for new treatment options. Despite the therapeutic need and importance of preclinical research in helping identify promising novel treatments, few preclinical assays of fatigue are available. Moreover, the most common preclinical assay used to assess fatigue-like behavior, voluntary wheel running, is not suitable for use with some strains of mice, may not be sensitive to drugs that reduce fatigue, and has relatively low throughput. The current protocol describes a novel, non-voluntary preclinical assay of fatigue-like behavior, the treadmill fatigue test, and provides evidence of its efficacy in detecting fatigue-like behavior in mice treated with a chemotherapy drug known to cause fatigue in humans and fatigue-like behavior in animals. This assay may be a beneficial alternative to wheel running, as fatigue-like behavior and potential interventions can be assessed in a greater number of mice over a shorter time frame, thus permitting faster discovery of new therapeutic options.

Fatigue is a common, undertreated and frequently poorly-understood symptom in many diseases and disorders. New preclinical assays of fatigue may help to improve current understanding and future treatment of fatigue. To that end, the current protocol provides a novel means of measuring fatigue-like behavior in the mouse.

トレッドミル疲労試験：マウスの​​疲労のような挙動のシンプルな、ハイスループットアッセイ

Fatigue is a prominent symptom in many diseases and disorders and reduces quality of life for many people. The lack of clear pathogenesis and failure of ...

Manipulation of Epileptiform Electrocorticograms (ECoGs) and Sleep in Rats and Mice by Acupuncture

Ancient Chinese literature has documented that acupuncture possesses efficient therapeutic effects on epilepsy and insomnia. There is, however, little research to reveal the possible mechanisms behind these effects. To investigate the effect of acupuncture on epilepsy and sleep, several issues need to be addressed. The first is to identify the acupoints, which correspond between humans, rats, and mice. Furthermore, the depth of insertion of the acupuncture needle, the degree of needle twist in manual needle acupuncture, and the stimulation parameters for electroacupuncture (EA) need to be determined. To evaluate the effects of acupuncture on epilepsy and sleep, a feasible model of epilepsy in rodents is required. We administer pilocarpine into the left central nucleus of the amygdala (CeA) to simulate focal temporal lobe epilepsy (TLE) in rats. Intraperitoneal (IP) injection of pilocarpine induces generalized epilepsy and status epilepticus (SE) in rats. Five IP injections of pentylenetetrazol (PTZ) with a one-day interval between each injection successfully induces spontaneous generalized epilepsy in mice. Recordings of electrocorticograms (ECoGs), electromyograms (EMGs), brain temperature, and locomotor activity are used for sleep analysis in rats, while ECoGs, EMGs, and locomotor activity are employed for sleep analysis in mice. ECoG electrodes are implanted into the frontal, parietal, and contralateral occipital cortices, and a thermistor is implanted above the cerebral cortex by stereotactic surgery. EMG electrodes are implanted into the neck muscles, and an infrared detector determines locomotor activity. The criteria for categorizing vigilance stages, including wakefulness, rapid eye movement (REM) sleep, and non-REM (NREM) sleep are based on information from ECoGs, EMGs, brain temperature, and locomotor activity. Detailed classification criteria are stated in the text.

Manipulation of Epileptiform Electrocorticograms ECoGs and Sleep in Rats and Mice by Acupuncture

This paper demonstrates the performance of acupuncture, epilepsy models, and the analysis of sleep in rodents. The acupuncture procedure and the identification of acupoints are described. Pilocarpine or pentylenetetrazol (PTZ) is used to induce epilepsy. Electrocorticogram (ECoG), electromyogram (EMG), brain temperature, and locomotor activity recordings are employed for sleep analysis.

鍼治療によりラットとマウスにおけるてんかんElectrocorticograms（ECoGs）の操作とスリープ

Ancient Chinese literature has documented that acupuncture possesses efficient therapeutic effects on epilepsy and insomnia. There is, however, little ...

Chronic Sleep Deprivation in Mouse Pups by Means of Gentle Handling

Sleep is critical for proper development and neural plasticity. Moreover, abnormal sleep patterns are characteristic of many neurodevelopmental disorders. Studying how chronic sleep restriction during development can affect adult behavior may add to our understanding of the emergence of behavioral symptoms of neurodevelopmental disorders. While there are many methods that can be used to restrict sleep in rodents including forced locomotion, constant disruption, presentation of an aversive stimulus, or electric shock, many of these methods are very stressful and cannot be used in neonatal mice. Here, we describe gentle handling, a sleep deprivation technique that can be used chronically throughout development and into adulthood to achieve sleep restriction. Gentle handling involves close observation of the mice throughout the sleep deprivation period and requires the researcher to gently prod the animals whenever they are inactive or display behaviors associated with sleep. Coupled with EEG recordings, gentle handling could be used to selectively disrupt a specific phase of sleep such as rapid eye movement (REM) sleep. The technique of gentle handling is a powerful tool for the study of the effects of chronic sleep restriction even in neonatal mice that circumvents many of the more stressful procedures used for sleep deprivation.

We describe a sleep deprivation technique known as gentle handling where investigators gently prod mice any time sleep behavior is observed. This method is a powerful tool that allows researchers to study the effects that chronic sleep restriction throughout development can have on future brain physiology and behavior.

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。

Sleep is critical for proper development and neural plasticity. Moreover, abnormal sleep patterns are characteristic of many neurodevelopmental disorders. ...

Continuous Noninvasive Measuring of Crayfish Cardiac and Behavioral Activities

A crayfish is a pivotal aquatic organism that serves both as a practical biological model for behavioral and physiological studies of invertebrates and as a useful biological indicator of water quality. Even though crayfish cannot directly specify the substances that cause water quality deterioration, they can immediately (within a few seconds) warn humans of water quality deterioration via acute changes in their cardiac and behavioral activities.
In this study, we present a noninvasive method that is simple enough to be implemented under various conditions due to a combination of simplicity and reliability in one model.
This approach, in which the biological organisms are implemented into environmental evaluation processes, provides a reliable and timely alarm for warning of and preventing acute water deterioration in an ambient environment. Therefore, this noninvasive system based on crayfish physiological and ethological parameter recordings was investigated for the detection of changes in an aquatic environment. This system is now applied at a local brewery for controlling&#160;quality of the water used for beverage production, but it can be used at any water treatment and supply facility for continuous, real-time water quality evaluation and for regular laboratory investigations of crayfish cardiac physiology and behavior.

This article presents a noninvasive biomonitoring system for the continuous recording and analyses of crayfish cardiac and locomotor activities. This system consists of a near-infrared optical sensor, a video-tracking module, and software for evaluating crayfish heartbeats that reflects its physiological condition and characterizes crayfish behavior during heartbeat fluctuations.

ザリガニの心臓と行動活動の継続的な非侵襲的測定

A crayfish is a pivotal aquatic organism that serves both as a practical biological model for behavioral and physiological studies of invertebrates and as ...

Noninvasive, In-pen Approach Test for Laboratory-housed Pigs

Traumatic brain injury (TBI) incidences have increased in both civilian and military populations, and many researchers are adopting a porcine model for TBI. Unlike rodent models for TBI, there are few behavioral tests that have been standardized. A larger animal requires more invasive handling in test areas than rodents, which potentially adds stress and variation to the animals&#39; responses. Here, the human approach test (HAT) is described, which was developed to be performed in front of laboratory pigs&#39; home pen. It is noninvasive, but flexible enough that it allows for differences in housing set-ups.
During the HAT, three behavioral ethograms were developed and then a formula was applied to create an approach index (AI). Results indicate that the HAT and its index, AI, are sensitive enough to detect mild and temporary alterations in pigs&#39; behavior after a mild TBI (mTBI). In addition, although specific behavior outcomes are housing-dependent, the use of an AI reduces variation and allows for consistent measurements across laboratories. This test is reliable and valid; HAT can be used across many laboratories and for various types of porcine models of injury, sickness, and distress. This test was developed for an optimized manual timestamping method such that the observer consistently spends no more than 9 min on each sample.

This protocol describes a new behavioral test&#8212;the human approach test in the pigs&#39; home pen&#8212;to detect functional deficits in laboratory pigs after subconcussive traumatic brain injury.

実験室用豚の非侵襲的、インペンアプローチテスト

Traumatic brain injury (TBI) incidences have increased in both civilian and military populations, and many researchers are adopting a porcine model for ...

Automated Measurements of Sleep and Locomotor Activity in Mexican Cavefish

Across phyla, sleep is characterized by highly conserved behavioral characteristics that include elevated arousal threshold, rebound following sleep deprivation, and consolidated periods of behavioral immobility. The Mexican cavefish, Astyanax mexicanus (A. mexicanus), is a model for studying trait evolution in response to environmental perturbation. A. mexicanus exist as in eyed surface-dwelling forms and multiple blind cave-dwelling populations that have robust morphological and behavioral differences. Sleep loss has occurred in multiple, independently-evolved cavefish populations. This protocol describes a methodology for quantifying sleep and locomotor activity in A. mexicanus cave and surface fish. A cost-effective video monitoring system allows for behavioral imaging of individually-housed larval or adult fish for periods of a week or longer. The system can be applied to fish aged 4 days post fertilization through adulthood. The approach can also be adapted for measuring the effects of social interactions on sleep by recording multiple fish in a single arena. Following behavioral recordings, data is analyzed using automated tracking software and sleep analysis is processed using customized scripts that quantify multiple sleep variables including duration, bout length, and bout number. This system can be applied to measure sleep, circadian behavior, and locomotor activity in almost any fish species including zebrafish and sticklebacks.

This protocol details the methodology for quantifying locomotor behavior and sleep in the Mexican cavefish. Previous analyses are extended to measure these behaviors in socially-housed fish. This system can be widely applied to study sleep and activity in other fish species.

睡眠とメキシコの血脈の自発運動の自動測定

Across phyla, sleep is characterized by highly conserved behavioral characteristics that include elevated arousal threshold, rebound following sleep ...

3D Kinematic Gait Analysis for Preclinical Studies in Rodents

The utility of three-dimensional (3D) kinematic motion analysis systems is limited in rodents. Part of the reason for this inadequacy is the use of complex algorithms and mathematical modeling that accompany 3D data collection and analysis procedures. This work provides a simple, user-friendly, step-by-step detailed methodology for 3D kinematic gait analysis during treadmill locomotion in healthy and neurotraumatic rats using a six-camera motion capture system. Also provided are details on 1) calibration of the system in an experimental set-up customized for quadrupedal locomotion, 2) data collection for treadmill locomotion in adult rats using markers positioned on all four limbs, 3) options available for video tracking and processing, and 4) basic 3D kinematic data generation and visualization and quantification of data using the built-in data collection software. Finally, it is suggested that the utility of this motion capture system be expanded to studying a variety of motor behaviors before and after neurotrauma.

Presented here is a protocol to collect and analyze three-dimensional kinematics of quadrupedal locomotion in rodents for preclinical studies.

げっ歯類の前臨床研究のための3Dキネマティック歩行分析

The utility of three-dimensional (3D) kinematic motion analysis systems is limited in rodents. Part of the reason for this inadequacy is the use of ...

Collecting Sleep, Circadian, Fatigue, and Performance Data in Complex Operational Environments

Sleep loss and circadian misalignment contribute to a meaningful proportion of operational accidents and incidents. Countermeasures and work scheduling designs aimed at mitigating fatigue are typically evaluated in controlled laboratory environments, but the effectiveness of translating such strategies to operational environments can be challenging to assess. This manuscript summarizes an approach for collecting sleep, circadian, fatigue, and performance data in a complex operational environment. We studied 44 airline pilots over 34 days while they flew a fixed schedule, which included a baseline data collection with 5 days of mid-morning flights, four early flights, four high-workload mid-day flights, and four late flights that landed after midnight. Each work block was separated by 3&#8211;4 days of rest. To assess sleep, participants wore a wrist-worn research-validated activity monitor continuously and completed daily sleep diaries. To assess the circadian phase, pilots were asked to collect all urine produced in four or eight hourly bins during the 24 h after each duty block for the assessment of 6-sulfatoxymelatonin (aMT6s), which is a biomarker of the circadian rhythm. To assess subjective fatigue and objective performance, participants were provided with a touch-screen device used to complete the Samn-Perelli Fatigue Scale and Psychomotor Vigilance Task (PVT) during and after each flight, and at waketime, mid-day, and bedtime. Using these methods, it was found that sleep duration was reduced during early starts and late finishes relative to baseline. Circadian phase shifted according to duty schedule, but there was a wide range in the aMT6s peak between individuals on each schedule. PVT performance was worse on the early, high-workload, and late schedules relative to baseline. Overall, the combination of these methods was practical and effective for assessing the influence of sleep loss and circadian phase on fatigue and performance in a complex operational environment.

Sleep loss and circadian misalignment contribute to numerous operational accidents and incidents. The effectiveness of countermeasures and work scheduling designs aimed at mitigating fatigue can be challenging to evaluate in operational environments. This manuscript summarizes an approach for collecting sleep, circadian, fatigue, and performance data in complex operational environments.

複雑な運用環境での睡眠、概日、疲労、パフォーマンスデータの収集

Sleep loss and circadian misalignment contribute to a meaningful proportion of operational accidents and incidents. Countermeasures and work scheduling ...