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动物睡眠研究的无创替代方法—PiezoSleep无创睡眠

时间:2019-12-01     作者:滔博生物【原创】

啮齿动物脑电方法的困境

有关啮齿动物睡眠行为和表型的研究通常需要精细的手术操作,通过植入颅电极采集脑电图(EEG)的方法,并与肌电图(EMG)相结合,获得识别动物睡眠/清醒状态的数据。

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EEG/EMG小鼠模型

基于脑电图的研究是一种有创的侵入性方法,需要较长的动物恢复的时间,搭配脑电图设备和使用药物来预防感染和减少疼痛,并伴随更高的啮齿动物死亡率。而且,这些测试大多需要人工进行评分;这意味着研究人员必须手动跟踪、记录和解密EEG/EMG数据。

由于大多数研究都是使用有线脑电进行的,动物的行为可能受到限制或需要“基于线缆”的范围,这会影响到实验的结果。

采用无线EEG系统时,信号质量通常更差,而EEG/EMG的所有其他问题仍然存在(手术,恢复,抑制动物移动的头部重量,记录的人类评分,较高的人力成本和时间瓶颈)。

基于PiezoSleep无创睡眠监测的创新方法

PiezoSleep无创睡眠监测系统解决了传统脑电图(EEG)研究带来的两个问题。

1.  对啮齿动物没有侵入性手术,

2.  没有因应激或感染而死亡的情况。

PiezoSleep无创小鼠行为跟踪系统依靠专有的软件和硬件技术,提供与侵入性植入EEG技术相同的准确性,而不需要传统的成本和并发症。

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小鼠无创睡眠表型研究

使用PiezoSleep无创睡眠监测系统,研究人员可以从一组扩展到无限组的笼子和动物,获取数据,并提供自动评分。整个系统依赖于PiezoSleep无创睡眠的技术。

睡眠/清醒状态是根据肯塔基州大学教授和Signal Solutions公司高级工业工程师开发的先进算法来确定和评分的。目前已经在全球范围内使用。

事实上,PiezoSleep小鼠行为跟踪系统是Jackson实验室大规模研究基因敲除小鼠(单基因突变和非功能性小鼠)的一个不可或缺的部分。

由国际小鼠表型联合会协调(IMPC),到2019年,国际联盟将生产和展示总共10,000只敲除小鼠。美国国立卫生研究院资助了美国的三个“KOMP 2”中心,其中包括杰克逊实验室最大的一个中心,共同完成生产这些小鼠的巨大任务。

使用PiezoSleep无创睡眠监测系统对15周龄的小鼠睡眠和清醒特征进行了无创监测,这些特征已被证明是整个过程中最有价值的特征之一(见下文)。杰克逊实验室Komp表型中心是国际小鼠表型联合会的成员之一。

PiezoSleep无创睡眠监测系统被选为他们的大规模高吞吐量的睡眠监测系统,除了与一系列形态、生理和行为特征相关的其他性状,包括与神经行为、代谢、免疫、心血管、感觉和肌肉骨骼系统有关的疾病相关参数外,有助于对睡眠中基因功能的基本理解。

在杰克逊表型中心对15周龄的敲除小鼠的睡眠特性进行了评估:

到目前为止,杰克逊实验室分析的超过20%的基因影响睡眠的某些特征(到目前为止超过40个基因)。

Signal Solutions帮助杰克逊实验室在过去五年中管理、分析和存档与睡眠相关的数据集。杰克逊实验室用皮耶佐斯睡眠系统识别的影响睡眠的基因正在被添加到IMPC数据库中,可以在http://www.mousephenotype.org/上查看。

随着时间的推移,PiezoSleep无创睡眠监测系统会继续创新,创造非侵入性替代传统动物研究。这些创新的目标是降低研究人员的整体进入成本,通过自动评分降低复杂性,并允许在实验室环境下采用更人道的数据采集方法。


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自成立以来,滔博生物TOP-Bright本着诚信、公开、诚实和公平的原则展开业务,努力营造员工和客户之间互相尊重、坦诚沟通、高效互动的健康环境。不断引进和推广国内外先进技术和设备,为提高高校、科研机构等领域的常规实验水平,不遗余力地提供先进的实验仪器及技术服务。

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