• 無侵襲
  通常EEG記録に必要とされる電極の埋込み・手術が不要です。
  熟練した手技がなくても実験を行うことができます。
• 自動分類による高い生産性
  PiezoSleepデータ取得ソフトウェアは、自動的に睡眠と覚醒状態を記録できるため、 手間のかかる、人手によるEEG/EMGスコアリングの必要性がなく、研究者の時間を節約します。
• スクリーニングに最適
  PiezoSleepを用いたスクリーニングを行うことで、最初から手術を伴う試験を実施するのに比べ、時間やコストも節減することが可能です。スクリーニングの結果により、必要と判断される場合にのみ、詳細試験を実施することができます。
• 「静止状態の覚醒」と「睡眠」を区別可能
  高感度圧電フィルムセンサーによる鼻部の動きの検出、また、正確な呼吸計測により、「静止状態の覚醒」と「睡眠」を区別することが可能です。週齢や健康状態、遺伝学的、その他の因子により体動の少ない被験動物でもご利用いただけます。
• アフォーダブル
  導入コストが比較的安価で済むため、睡眠研究を新たに始められる方、また経験豊かな研究者の方にとっても、ご検討いただきやすくなっています。
• ターンキーシステム
  ソフトウェアを含めた必要な構成品が一式付属するセットになっています。 動物の匹数をご指定いただければ、シンプルに必要品を揃えることができます。(※PC別途) 1匹～80匹迄対応可

【取得解析項目】   「睡眠：Sleep」・「覚醒：Wake」分類     睡眠時呼吸数

Inside Scientific社でのプレゼン録画(英語、51分33秒)

PiezoSleepは現在、米国・ヨーロッパの30施設以上において、
下記のアプリケーションに活用されています。

• 睡眠研究 (基礎研究、疾患モデル、前臨床薬剤評価)
• 睡眠フェノタイピング
• 呼吸数トラッキング

 実験小動物における睡眠、覚醒、呼吸計測
   ～ピエゾセンサー技術による睡眠計測技術とその活用事例について～

(2023/3/13実施)

『睡眠』とは脊椎動物を始めとする動物に備わっている機能です。睡眠中は意識を失い不動化した状態となりますが、これほどの種の生存に相反する機能が、進化の過程を経てもなお今日まで保存されている事実は不思議で興味深い問題です。

その一方で、睡眠を専門に研究している研究者以外には、睡眠解析の重要性は必ずしも理解されていません。睡眠解析への興味や取組みを諦めさせる最大の課題は、脳波計測において要求されるハイレベルの手術手技と、波形解析の専門知識です。これらの課題への解決策として近年登場したピエゾセンサー技術による睡眠計測は、侵襲的な手術を必要とせずに実験小動物の睡眠/覚醒計測の完全な自動化を実現しました。

本セミナーでは、以下の流れでご紹介させていただきます。

1. 睡眠研究の重要性について
2. 古典的な睡眠計測技術とピエゾセンサー技術について
3. ピエゾセンサー技術を用いた計測開始から睡眠評価までの簡便な試験ワークフローについて(実際の操作録画を用いた解説)
4. ピエゾセンサー技術を活用した研究事例のご紹介
5. ピエゾセンサー技術の最新機能について

 アルツハイマー型認知症モデル研究に対する新たな睡眠評価アプローチ


(2021/6/25実施)

アルツハイマー型認知症モデルマウスの睡眠の質を、マウスへのセンサー設置不要で、連続的に睡眠覚醒サイクルのモニタリングが可能な小動物用 無侵襲睡眠・覚醒計測システム PiezoSleep(SignalSolutions社)を用いた研究事例をご紹介いたします。

本ウェビナーでご紹介のトピック:

• アルツハイマー型認知症と睡眠との密接な関係
• 睡眠障害が生体に与える影響
• ピエゾセンサーを用いた小動物用 無侵襲睡眠・覚醒計測システムPiezoSleepの有用性
• 生体脳波(EEG)計測とピエゾセンサーシステムの連携
• その他の脳障害(依存症、TBIなど)や表現型スクリーニングの評価事例
• プライムテック睡眠・脳波・呼吸評価ソリューションのご紹介
• Q&Aセッション

※上記画像をクリックいただくと新しいタブで視聴ページが開きます。お名前等をご入力の上視聴ください。

付属する解析用ソフトウェア Sleep Statsにより、以下のグラフ表示やCSVエクスポートを行うことができます。

• 「睡眠」「覚醒」の分類統計プロット・同ヒストグラム表示、 センサー信号・呼吸数との重ね合わせ表示
  
  

  センサー信号のデータ(赤)+睡眠/覚醒判定(青)+呼吸数(黒)の重ね合わせ+
  ズームイン表示。 ※X時間軸：取得開始からの24時間表記

• 日毎の「睡眠」割合グラフ表示、明暗期それぞれでの「睡眠」割合グラフ表示、
  スライディングインターバル(2時間等)に対する「覚醒」割合(CSV出力可)
  
  スライディングインターバル(2時間)に対する「覚醒」割合 
  暗期(黒色バー)の開始後に覚醒のピーク(赤色点線)、※DWR:Diurnal Wake Ratio
  
  
• 「睡眠」「覚醒」各Bout長ヒストグラム
  
  「睡眠」Bout長のヒストグラム (明暗期それぞれでの表示、Y軸:割合)
  
  
• CSVエクスポート：
  
  • 日毎の睡眠統計：1日(24h)の「睡眠」割合％、同：暗期の「睡眠」割合％、同：明期の「睡眠」割合％、
    24時間における平均の「睡眠」時間(bout)の長さ、同：暗期の平均「睡眠」bout長、 同：明期の平均「睡眠」bout長、「覚醒」割合％、暗期における最大割合の「覚醒」状態活動発生時の時刻
    
    
    
  • 時間毎の「睡眠」割合
    
    8匹の動物で、5日間、3時間ごとの「睡眠」割合の一覧をCSVエクスポートしたもの
    
    
  • 時間毎の「睡眠」または「覚醒」のbout統計
    (ヒストグラム/平均値/中央値/標準偏差/10th percentile/90th percentile/閾値以下の割合)

ケージセット(マウス用は、専用デザイン。高感度圧電フィルムセンサーを含む)と、データ収集ハードウェア(入力ボックス)、ソフトウェア(データ取得用PiezoSleep・解析用SleepStats)の組み合わせです。
	8Ch Calamari入力ボックス(5ch使用)接続イメージ

[左] ケージセット 上：マウス用 PiezoSleep専用のカスタム設計 下：ラット用 TechniPlast社ケージ ケージセット構成品： ケージ本体/蓋/ベース 給水ボトル (マウス用：150mL、ラット用：500mL) 増幅器内蔵圧電フィルムセンサー(マウス用) ケージライナー(マウス用) センサーボード(ラット用) 入力ボックス用接続ケーブル(6/12/25/50フィート長から選択可) PC用USB接続ケーブル

[中]入力ボックス (写真：8ch Calamariモデル) 種類： 8chタイプ ・・Calamari 16・32chタイプ ・・Squidbox 48・64・80chタイプ ・・Giant Squidbox

[右]PC・ソフトウェア 種類： PiezoSleep データ取得ソフトウェア SleepStats データ解析ソフトウェア ※PC別売

※PC 要件：
[OS] Windows 10以降 (32bit・64bit いずれも可)
[メモリ] 2GB以上
※USBポート x 1

※ケージセット寸法：
マウス用：[ケージ部内寸] 約15 x 15 x 15cm [全体外寸] L 33 x D 20.5 x H16.7cm

※入力ボックスは、マウス・ラット両動物種で兼用することはできません。

 マウス用

---

マウス用のケージセットは、PiezoSleep専用に設計されたものです。
ケージ蓋		給水ボトル(ガラス製、150mL)
		[A]圧電フィルムセンサー : 動物の体動を検出。フィルムセンサー上で検出された圧は、A/D変換され、内蔵のアンプにより増幅されます。 [B]プロテクターパッド・[C]ケージベース : 圧電フィルムセンサーは、ゴム製のプロテクターパッド(橙色)の上に配置し、ケージべースに入れます。
プロテクターパッド・圧電フィルムセンサーの上に、ケージライナーを敷き、専用ケージの本体をかぶせます。		※お客様がお持ちのケージをご使用いただく事も可能です。希望される場合はご相談ください。

 ラット用

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ラット用ケージセットは、Techniplast社製のものを使用します。 ※他のメーカー製のものを使用されたい場合はご相談ください。
Techniplast社製ケージセット ケージ本体 蓋 (ポリエステルフィルターシート付、  オートクレーブ可) 給水ボトル (500ｍL、65mm長ノズルタイプキャップ付) 内蓋 (金網部、ヒンジ・ディバイダー付)		センサーボード ケージの下部に配置します。 [寸法] 横幅：約38cm x 縦：約22cm x 高さ：約2.2cm

入力ボックス

モデル		Calamari	Squid Box	Giant Squid Box
外観写真
適用ch数		1～8	9～32	33～80
種類		8chタイプ：1～8ケージ	16chタイプ：9～16ケージ 32chタイプ：17～32ケージ	48chタイプ：33～48ケージ 64chタイプ：49～64ケージ 80chタイプ：65～80ケージ
筐体素材		プラスチック		金属製
寸法		約 13.4 x 12.7 x 4cm	約 23 x 18.5 x 6cm	約 23 x 27 x 6cm
重量		約 320g	約 1.3Kg	約 1.9Kg
電源	種類	USB供給	外部電源使用
	電圧・電流	5V ・ 0.5A	12V ・ 2A
入力	コネクタ	3.1mm TSRジャック
	電圧範囲	0 - 5V DC
消費電力		平均 2.5W	平均 15W	平均 20W
動作温度		0 - 35℃

  研究に活用された論文

• Shenee C. Martin et al.,
  Evaluating Fatty Acid Amide Hydrolase as a Suitable Target for Sleep Promotion in a Transgenic TauP301S Mouse Model of Neurodegeneration
  Pharmaceuticals Volume 17 Issue 3, doi.:10.3390/ph17030319
• Andrew R. Morris et al.,
  Lifelong Chronic Sleep Disruption in a Mouse Model of Traumatic Brain Injury
  Neurotrauma Reports Volume 5, Issue Number 1, doi.:10.1089/neur.2023.0107
• Chanung Wang et al.,
  APOE-ε4 synergizes with sleep disruption to accelerate Aβ deposition and Aβ-associated tau seeding and spreading
  J Clin Invest. 2023. doi. :10.1172/JCI169131.
• Mohammad Badran et al.,
  Solriamfetol enhances wakefulness and improves cognition and anxiety in a murine model of OSA
  Sleep Medicine, Volume 107, July 2023, Pages 89-99, doi. :10.1016/j.sleep.2023.04.007
• Clementine Puech et al.,
  Solriamfetol improves chronic sleep fragmentation-induced increases in sleep propensity and ameliorates explicit memory in male mice
  Sleep, Volume 46, Issue 5, May 2023, zsad057, doi. :10.1093/sleep/zsad057
• Nanna Bertin Markussen et al.,
  Locus coeruleus ablation in mice: protocol optimization, stereology and behavioral impact
  Front. Cell. Neurosci., 27 April 2023 Sec. Cellular Neuropathology Volume 17 - 2023, doi.:10.3389/fncel.2023.1138624
• Kunwei Wu et al.,
  Sleep and wake cycles dynamically modulate hippocampal inhibitory synaptic plasticity
  PLOS Biology | November 1, 2022, doi. :10.1371/journal.pbio.3001812
• Julia S. Lord et al.,
  Early life sleep disruption potentiates lasting sex‑specific changes in behavior in genetically vulnerable Shank3 heterozygous autism model mice
  Molecular Autism volume 13, Article number: 35 (2022), doi. :10.1186/s13229-022-00514-5
• Yu Ri Kim et al.,
  Effect of Hibiscus syriacus Linnaeus extract and its active constituent, saponarin, in animal models of stress-induced sleep disturbances and pentobarbital-induced sleep
  Biomedicine & Pharmacotherapy, Volume 146, February 2022, 112301,
  doi. :10.1016/j.biopha.2021.112301
• Frannie Salisbury
  An Exploration of Sleep Fragmentation and Sleep Enhancement in Mice
  (2021). Lewis Honors College Capstone Collection. 54.
• Larry D. Spears et al.,
  Endothelial ether lipids link the vasculature to blood pressure, behavior, and neurodegeneration
  Journal of Lipig Research, Volume 62, 2021, 100079
• Donald V. Bradshaw Jr. et al.,
  Genetic inactivation of SARM1 axon degeneration pathway improves outcome trajectory after experimental traumatic brain injury based on pathological, radiological, and functional measures
  Acta Neuropathologica Communications volume 9, Article number: 89 (2021)
  doi. :10.1186/s40478-021-01193-8
• Qian Gao, Suliman Khan & Luoying Zhang
  Brain activity and transcriptional profiling in mice under chronic jet lag
  Scientific Data | (2020) 7:361 | https://doi.org/10.1038/s41597-020-00709-6
• Chanung Wang, Lauren E. Guerriero, Dillon M. Huffman, Asmaa A. Ajwad, Trae C. Brooks, Sridhar Sunderam, Ashley W. Seifert & Bruce F. O’Hara
  A comparative study of sleep and diurnal patterns in house mouse (Mus musculus) and Spiny mouse (Acomys cahirinus)
  Scientific Reports | (2020) 10:10944 | https://doi.org/10.1038/s41598-020-67859-w
• Maxime Jan , Bruce F. O'Hara , Paul Franken
  Recent advances in understanding the genetics of sleep
  F1000Research 2020, 9(F1000 Faculty Rev):214 Last updated: 27 MAR 2020
• Jason A. Bubier, et. al.,
  A microbe associated with sleep revealed by a novel systems-genetic analysis of the microbiome in Collaborative Cross mice
  Genetics: Early Online, published on January 2, 2020 as 10.1534/genetics.119.303013
• Victoria B. Bartsch, Julia S. Lord, Graham H. Diering, Mark J. Zylka
  Mania- and anxiety-like behavior and impaired maternal care in female diacylglycerol kinase eta and iota double knockout mice
  Genes, Brain and Behavior. 2019;e12570, doi.: 10.1111/gbb.12570
• Leslie O. Goodwin, Erik Splinter, Tiffany L. Davis, Rachel Urban, Hao He, Robert E. Braun, Elissa J. Chesler, Vivek Kumar, Max van Min, Juliet Ndukum, Vivek M. Philip, Laura G. Reinholdt, Karen Svenson, Jacqueline K. White, Michael Sasner, Cathleen Lutz, and Stephen A. Murray
  Large-scale discovery of mouse transgenic integration sites reveals frequent structural variation and insertional mutagenesis
  Genome Res. 2019. 29: 494-505, doi: 10.1101/gr.233866.117
• Harrison JL, Rowe RK, Ellis TW, Yee NS, O’Hara BF, Adelson PD, Lifshitz J. Resolvins .
  Resolvins AT-D1 and E1 differentially impact functional outcome, post-traumatic sleep, and microglial activation following diffuse brain injury in the mouse
  Brain Behav Immun. 2015 Jul;47:131-40.
• Sethi M, Joshi SS, Webb RL, Beckett TL, Donohue KD, Murphy MP, O’Hara BF, Duncan MJ.
  Increased fragmentation of sleep-wake cycles in the 5XFAD mouse model of Alzheimer’s disease
  Neuroscience. 2015 Apr 2;290:80-9.
• Rowe RK, Harrison JL, O’Hara BF, Lifshitz J.
  Recovery of neurological function despite immediate sleep disruption following diffuse brain injury in the mouse: clinical relevance to medically untreated concussion
  Sleep. 2014 Apr 1;37(4):743-52.
• Rowe RK, Harrison JL, O’Hara BF, Lifshitz J.
  Diffuse brain injury does not affect chronic sleep patterns in the mouse
  Brain Inj. 2014;28(4):504-10.
• Rowe RK, Striz M, Bachstetter AD, Van Eldik LJ, Donohue KD, O’Hara BF, Lifshitz J.
  Diffuse brain injury induces acute post-traumatic sleep
  PLoS One. 2014 Jan 8;9(1):e82507.
• Duncan MJ, Smith JT, Franklin KM, Beckett TL, Murphy MP, St Clair DK, Donohue KD, Striz M, O’Hara BF.
  Effects of aging and genotype on circadian rhythms, sleep, and clock gene expression in APPxPS1 knock-in mice, a model for Alzheimer’s disease.
  Exp Neurol. 2012 Aug;236(2):249-58.

  技術論文

• Irina Topchiy, Anne M Fink, Katherine A Maki, Michael W Calik
  Validation of PiezoSleep Scoring Against EEG/EMG Sleep Scoring in Rats
  Nature and Science of Sleep 2022:14 1877–1886, doi. :10.2147/NSS.S381367
• Yaghouby F, Donohue KD, O’Hara BF, Sunderam S.
  Noninvasive dissection of mouse sleep using a piezoelectric motion sensor
  J Neurosci Methods. 2016 Feb 1;259:90-100. doi: 10.1016/j.jneumeth.2015.11.004. Epub 2015 Nov 12
• Mang GM, Nicod J, Emmenegger Y, Donohue KD, O’Hara BF, Franken P.
  Evaluation of a piezoelectric system as an alternative to electroencephalogram/ electromyogram recordings in mouse sleep studies
  Sleep. 2014 Aug 1;37(8):1383-92.
• Yaghouby F, Schildt CJ, Donohue KD, O’Hara BF, Sunderam S.
  Validation of a closed-loop sensory stimulation technique for selective sleep restriction in mice
  Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. 2014;2014:3771-4.
• Donohue KD, Medonza DC, Crane ER, O’Hara BF.
  Assessment of a non-invasive high-throughput classifier for behaviours associated with sleep and wake in mice
  Biomed Eng Online. 2008 Apr 11;7:14.
• Shantilal, Donohue KD, O’Hara BF.
  SVM for automatic rodent sleep-wake classification
  Southeastcon, 2008. IEEE , vol., no., pp.581-586, 3-6 April 2008
• Flores AE, Flores JE, Deshpande H, Picazo JA, Xie XS, Franken P, Heller HC, Grahn DA, O’Hara BF.
  Pattern recognition of sleep in rodents using piezoelectric signals generated by gross body movements
  IEEE Trans Biomed Eng. 2007 Feb;54(2):225-33.