Comparative study of sleep cycles in rodents

  • Published on
    18-Aug-2016

  • View
    212

  • Download
    0

Embed Size (px)

Transcript

  • 280 Br6ves communications - h:urze Mitteilungen EXPERIENTIA XX/5

    Versuchsdauer konstant und betrug 0,35 4- 0,01 tz)kqCa/ 100 mg Feuchtgewicht (x :k s;). Bei Anwesenhei t yon ACh / inderte sich der Calc iumgehalt w~hrend der Versuche nicht, er bet rug 0,37 i 0,01 ~qCa/100 mg. Wie F igur 1 zeigt, ist die Aufnahmegeschwind igke i t yon Ca 45 jedoch unter dem Einfluss yon ACh deut l ich vermindert .

    10 000 I

    8000 .1 ~a i 11

    riO00

    l,ooo !' {rap/rain

    lOOrngFG ZOO0

    m, J

    O0 ' {0' 20 iO iO 120rain

    Fig. 1. Einfluss yon Acetylcholin 5 x 1O -s g/ml auf die Ca4~-Auf - nahme etektrisch gereizter, isolierter linker Herzohren yon Meer- schweinchen. Abszisse: Zeit in rain; Ordinate: CaaS-Gehalt in Im- pulsen pro mfn in 100 mg Feuchtgewicht, bezogen auf die Tyrode- 15sung mit 10O00 Ipm/0,1 ml. Angegeben sind Mittelwerte 4- mitt- lerer Fehler des Mittelwertes, Zahlen bedeuten Anzahl der Versuche. Kreise: Kontrahierende Musketn ohne Aeetylcholin; schwarze

    Punkte: kontrahierende Muskeln mit Acetylcholin.

    10000

    8000

    O000

    I 6.000 Imp/rain lOOmg FQ

    2000

    7 8

    f Fig. 2. Einfluss von Acetylcholin 5 l0 -7 g/nd auf die Ca4a-Auf - nahme ruhender, isolierter linker Herzohren yon Meerschweinchen. Dimensionen wie Figur 1. Kreise: ruhende Muskeln ohne Acetyl-

    cholin; ~hwarze Punkte: ruhende Muskeln mit Acetylcholin.

    An den ruhenden Vorh6fen benutz ten wir eine ACh- Konzent ra t ion yon 5 10 -7 g/ml, sic war also 10fach h6her als bei 'den kont rah ierenden Pr / iparaten. Der Calc iumgehalt war wiederum bei Kontro l len und ACh- behande l ten Muskeln w~hrend der Messperiode yon 2 h konstant . E r bet rug 0,33 4- 0,01 bzw. 0,32 4- 0,01 izhqCa pro 100 mg Feuchtgewicht . Unter dieser Bed ingung hat ACh also ebenfal ls ke inen Einf luss auf den Calc iumnetto- gehalt . In F igur 2 ist die Aufnahmekurve ruhender Muskeln mi t und ohne ACh dargestel lt . Wie aus 'dem Kurvenver lau f hervorgeht , beeinf lusst die hohe ACh- Konzent ra t ion am ruhenden Muskel die Calc iummarkie- rungsgeschwindigkei t nicht.

    Im Gegensatz zu ruhender Vorhofmusku la tur wird bei kont rah ierenden Muskeln die Aufnahmegeschwind igke i t yon Ca 4s bei g le ichbte ibendem Calc iumgehalt vermindert . Wie kiirzl ich von HODITZ und LOLLMAI~N ~ gezeigt werden konnte, besteht der cellul/ire Calc iumaustauschprozess bei kont rah ierenden Muskeln aus 2 Komponenten: einer schnell aus tauschenden Frakt ion (~ Erregungsstof fwechsel des cellul~iren Calciums~)) und einer etwa ebenso grossen, langsam austauschenden Frakt ion (Halbwertszei t 25-30 rain). In ruhender Vorhofmusku la tur tauscht das celluli~re Calcium einheit l ich mi t der langsamen Geschwindigkeit aus. Vom ACh wird nur die schnel l austauschende Frak- t ion im Sinne einer Hemmung beeinflusst. Die negat iv inotrope Wi rkung yon ACh 1/isst sich somit Iolgender- massen verstehen: die prim/ire Wi rkung yon ACh ist eine Anderung der Membranpermeabil it~Lt, die zu einer Ver- kt irzung der Akt ionspotent ia ldauer ft ihrt (TRAUTWEIN~). Wie unsere Versuche zeigen, wird yon den zeit l ich ver- kt i rzten Erregungsvorg/ ingen weniger cellul/ires Calcium freigesetzt als unter normalen Bedingungen. Die bei ACh- Anwesenhei t yon jedem Akt ionspotent ia l intracelluHir freigesetzte Menge an Calcium re icht ftir eine vol lst i indige Akt iv ie rung des kont rakt i len Systems n icht aus.

    Summary. Acetylchol ine 5 10 -B g/rot reduces the Ca 4s uptake of the beat ing left atr ia of guinea-pig; the t issue calc ium is not altered. In rest ing atria, acetylchol ine 5 10 -7 g/ml has no inf luence upon the calc ium content and Ca 4a uptake. I t is concluded that acetylchot ine acts by shorten ing the act ion potent ia l durat ion and thereby reduces the release of cellular calc ium per excitat ion.

    H. HODITZ und H. Li~LLMANN3

    Pharmakologisches Institut tier Universitiit Ma im (Deutschland), 17. Februar 1964.

    2 W. TRAUTWEIN, PharmacoL Rev. 15, 277 (1993). a Mit grossziigiger Untersttitzung dutch die Deutsche Forschungs-

    gcmeinschaft.

    Comparative Study of Sleep Cycles in Rodents

    We have made exper iments w i th sleep cycles in un- anaesthet ized unrestra ined rabb i ts (ROLDAN and WEIss x), rats (ROLDA, N, WEISS, and FIFKOVJ, 2) and mice (WEIss and FIFKOV 3) w i th chronical ly imp lanted electrodes. We present a compar ison of the results found.

    Results. Sleep begins wi th h igh slow EEG act iv i ty in neocortex and h ippocampus. This f irst phase of sleep is

    suddenly in ter rupted by the appearance of neocort ical de- synchronizat ion and regular 0 -act iv i ty in the h ippocam- pus (second-paradoxical phase of sleep). After it a short

    1 E. ROLD~N and T. WEIss, Arch. int. Physiol. Biochim. 71, 518 (1963). E. RoLoAN, T. WEISS, and E. FrFKOVh, EEG clin. NeurophysioL 15,775 (1963). T. WEiss and E. FIyKOV~, Physiol. Bohenloslov, in press (1964).

  • 15. V. 1964 Brevi comunicazioui - Brief Reports 281

    behavioural arousal occurs in mice, rats and rabbits com- bined at the beginning with desynchronizat ion of the h ippocampogram. Then the cycle recommences with phase 1 of sleep. A l though the organization of the brain is similar in the three species examined, the velocity of the cycle (the durat ion of sleep phases) is slowest in rab- bits and most rapid in mice (Table I). The relative dura- tion of both sleep phases is similar in all species. The paradoxical phase represents 15.1% in rabbit, 16.0% in rat, and 17.5% in mouse of the total durat ion of the cycle (the difference between these values is. not significant). No similar gradient was found in the frequency of regular #-act iv i ty dur ing the second-paradoxical phase of sleep (Table II).

    Discussion. I t is a wel l -known fact that the durat ion of sleep cycles is longer in man (DEMENT and KLEITMAN 4) than in cats (DEraENT and KLEITMAN 5) or rabbits (RoL- DAN and WEISSl), and in adults it is longer than in chil- dren (AssERINSKY and KLEITMANa). However, it is diffi- cult to decide if this difference is caused by differences in brain functions determined ontogenet ical ly or phylo- genetically, or if it is re lated to the rate of metabol ic processes which is higher in creatures w i th smaller body weight (and relative body surface). Our exper iments made

    Table I. Duration of various phases of sleep in rabbit, rat and mouse

    Length of Duration of Duration of 'inter- paradoxical arousal paradoxical' phase reaction after internal~ paradoxical

    phase

    l) Rabbit b 12484-78 2224- 11 1084-39 (n= No. of cycles) (n = 82) (n = 105) (n= 71)

    2) Rat. 668 4- 50 127 4- 9 69 4- 11 (n = No. of cycles) (n = 60) (n = 74) (n = 54)

    3) Mouse a 433-t- 19 924-5 124- 1 (n = No. of cycles) (n = 84) (n = 138) (n ~ 106)

    Significance : between 1) and 2) P

Recommended

View more >