Elektrofizjologiczna charakterystyka stanów mózgowia samicy szczura Sprague-Dawley pod narkozą uretanową

Uretan jest substancją znieczulającą używaną, na szeroką skalę podczas neurofizjologicznych badań in vivo.Ten środek znieczulający jest, między innymi, używany do badań nad snem ze względu na indukcję zmian stanów mózgowia podobnych do tych, występujących w naturalnym śnie. Cykl naturalnego snu składa się z kilku faz, z czego główne to faza REM i non-REM. Cykliczne przejścia pomiędzy fazami są spontanicznie powtarzane podczas całego snu.Fazy REM i non-REM można rozróżnić w oparciu o zapis elektroencefalograficzny. Podczas fazy non-REM w sygnale elektroencefalograficznym obserwuje się powolne rytmy delta o wysokiej amplitudzie.Faza REM z kolei, charakteryzuje się szybkimi rytmami theta o niskiej amplitudzie.Podczas fazy non-REM następuje spowolnienie pracy serca oraz układów krążenia i oddychania. Odwrotnie, podczas fazy REM występuje przyśpieszenie pracy serca oraz większa intensywność pracy układów krążenia i oddychania.Nie tylko obecność spontanicznych zmian stanów mózgowia sprawia, że narkoza uretanowa jest tak cenionym modelem naturalnego snu, lecz również zmiany w aktywności układów fizjologicznych występujące u zwierzęcia podczas znieczulenia.Zmiany stanów mózgowia szczura pod narkozą uretanową są spontaniczne i pojawiają się cyklicznie. Aktywacja stanów mózgowia charakteryzuje się rytmami o niskiej amplitudzie oraz szybkimi oscylacjami z obecnością fal theta o częstotliwości 3-5Hz, oraz obecne są przyśpieszona praca serca oraz wzrost intensywności pracy układów krążenia i oddychania, podobnie jak w fazie REM naturalnego snu.Z kolei mózgowy stan deaktywacji charakteryzuje się rytmami z dużą amplitudą o powolnych oscylacjach o częstotliwości 1-2Hz, i towarzyszy mu spowolnienie pracy serca oraz spadek intensywności pracy układu krążenia i oddychania, podobnie jak w fazie non-REM naturalnego snu.Te spontaniczne, cykliczne zmiany stanów mózgowia są zachowane tak długo, jak długo zwierzę pozostaje w narkozie utrethanowej. Indukowane uretanem zmiany stanów mózgowia zostały szeroko opisane w badaniach nad samcami szczurów, lecz nie nad samicami.Różnice te, wynikają najprawdopodobniej z potencjalnego wpływu hormonalnego cyklu estrus u samic na działanie uretanu. Podczas cyklu estrus obecne są zmiany morfologiczne w jajnikach, macicy i pochwie, jak i w zachowaniu.Podczas fazy proestrus następuje znaczący wzrost aktywności motorycznej oraz spadek snu w porównaniu do innych faz cyklu. Celem tego badania było scharakteryzowanie zmian stanów mózgowia samic pod narkozą uretanową w różnych fazach cyklu estrus.Badałam również wpływ dodatkowych dawek uretanu na zmiany stanów mózgowia i ich długości pomiędzy grupami które takie dawki dostały, a tymi które nie dostały.Zbadałam również potencjalne różnice między zmianami stanów mózgowia i ich długościami u samic w różnych fazach cyklu pod narkozą uretanową w grupach PE (Proestrus, Estrus) oraz MD(Metestrus, Diestrus).Stany mózgowia i ich zmiany zostały zarejestrowane i następnie poddane analizie.Uzyskane wyniki wykazały brak znaczących różnic w zmianach stanów mózgowia i ich długości pomiędzy zwierzętami, które otrzymały dodatkowe dawki uretanu, a tymi które ich nie otrzymały.Również grupy w różnych fazach cyklu estrus nie wykazały różnic w zmianach stanów mózgowia i ich długości, co sugeruje brak wpływu hormonów na działanie uretanu.Moje badanie wykazało, iż samice szczurów pod narkozą uretanową również wykazują spontaniczne i cykliczne zmiany stanów mózgowia zachowane przez całą długość trwania narkozy, a cykl płciowy wydaje się nie mieć wpływu na zmiany w stanach mózgowia wywołane uretanem.Jako, że moje badanie jest pierwsze które scharakteryzowało wpływ uretanu na indukcję stanów mózgowia i ich zmian u samic, z pewnością jest dobrym uzupełnieniem wiedzy do przyszłych badań prowadzonych na samicach szczurów.

Urethane is an anesthetic widely used in in vivo neurophysiological studies.This drug is often used in sleep-related studies, due to its effect on inducing brain state alternations similar to the ones present in natural sleep. The natural sleep cycle consists of five stages, most frequently referred to as REM and non-REM stages. The cycle of transitions from one stage to the other is repeated spontaneously across an entire sleep.REM and non-REM stages can be distinguished from one another by electrocorticography recording. Brain activity on electrocorticograms of non-REM sleep is represented by high amplitude and slow cortical delta rhythms.REM sleep is characterized by low amplitude and faster cortical theta rhythms. During non-REM stage heart rate, respiratory and cardiovascular activities are slower. In contrast, during the REM stage, the increase in heart rate is present as well as an increase in respiratory and cardiovascular functions. What makes urethane anesthesia a good model for natural sleep, is not only its similarities in brain states alternations but also changes in animal’s physiology activity. Brain state alternations in rats’ brains under urethane anesthesia are spontaneous and cyclical. The activated brain state is characterized by low amplitude and fast oscillatory rhythms with the presence of theta waves at the frequency of 3-5, and faster heart rate and increase in activity of respiratory and cardiovascular systems are present, similar to the REM stage of natural sleep. While the deactivated brain state is characterized by large-amplitude and slow oscillatory rhythms at the frequency of 1-2 Hz, with lower heart and decrease in the activity of respiratory and cardiovascular systems, similar to the non-REM stage of natural sleep. Those spontaneous brain state alternations are maintained throughout the entire urethane anesthesia sleep. Urethane induced brain state alternations have been widely examined on male rats, but not on female rats. Those differences are probably due to the hormonal estrous cycle and its possibility of interfering with urethane activity. Throughout the estrous cycle, morphological changes in ovaries, uterus, and vagina are present, as well as changes in behavior. During the proestrus phase, there’s a noticeable increase in motor activity, and sleep is diminished compared to the other oestrus phases. This study aimed to characterize female rat brain state alternations under urethane anesthesia across the estrous cycle. I examined the influence of additional doses of urethane on brain state alternations and their length between groups of rats that received additional doses and the ones that didn’t receive any supplementation. I also examined possible differences between brain state alternations and their length between female rats under urethane anesthesia, that were in the PE(Proestrous, Estrous) group or MD(Medestrous, Diestrous) group. Brain state alternations and their changes were recorded and further analyzed. Obtained results showed no significant differences in brain state alternations nor their length, between groups that received additional urethane doses and the ones that didn’t receive any supplementations. There were no significant differences in brain state alternations nor their length between groups in different oestrus phase, which suggests that hormones do not interfere with urethane activity. However, my study demonstrated that urethane anesthetised female rats induced the spontaneous brain state alternations that were maintained throughout the entire recordings, and the estrous cycle seems to not have any significant impact on urethane induced brain state alternations. Since my study is the first one to characterize urethane induction of brain state alternations and their changes, it is a valuable knowledge addition for further studies carried out on female rats.