ギニアピグの睡眠覚醒サイクルを特徴付ける脳波、眼の動き、首の筋電気造影の定量的研究

脳皮質の電気活動、眼の運動性、筋肉活動の定性的および定量的特性は、覚醒、遅い波、逆説的な睡眠中に、6つの頭から定められたモルモットで研究されました。動物に、筋電図記録のために斜視筋筋に双極電極を慢性的に埋め込み、脳脳骨（EEG）記録のために頭頂骨を介して生殖しました。眼球運動は、強膜検索コイル技術を使用して記録されました。術後の回復と固定化の短い慣れの後、頭を抑えた動物は、抑制されていないギニアPIGですでに説明されているものと同様のポリファシ睡眠覚醒サイクルを示しました。平均持続時間110 +/- 42秒の逆説的な睡眠期間は、平均間隔32.2 +/- 7.2分で発生しました。EEG活性の振幅と周波数成分は、警戒の状態ごとに異なっていました。EEG振幅は、4 Hzおよび10 Hz-Duringのスロー波睡眠で2つの明確に定義されたピークで最も高く、周波数範囲が最も低くなりました。逆説的な睡眠中、周波数はより高く、覚醒時よりも振幅が低くなりました。眼の固定の期間と混ざり合った3種類の眼球運動が記録されました：覚醒時のサッカードの動きと逆説的な睡眠、ゆっくりと波の睡眠中のゆっくりしたドリフト、逆説的な睡眠、および逆説的な高速視力発振の新しいタイプの眼球運動の爆発寝る。逆説的な睡眠中のサッカディックの眼の動きはより頻繁であり、覚醒中よりも高い速度と振幅を示しました。逆説的な睡眠中に、眼振振動のエピソード（8-14 Hz）は1.6秒ごとにかなり定期的に発生し、平均期間は1.4秒でした。覚醒中、斜めの筋肉の活動はバーストトニックなパターンを示しました。破裂成分は、記録された筋肉の側面に向けられたサッカーディックの眼の動きと密接に関連していた。筋肉の活動は、ゆっくりとした波の睡眠中に主に強壮剤であり、小さなバーストやけいれんを除き、逆説的な睡眠中は完全に存在しませんでした。これらのけいれんは、覚醒中のように、記録された斜めの筋肉の側面に向けられた急速な眼の動きの発生と密に同期されました。これらの結果は、逆説的な睡眠は、少なくとも2つの神経集団の振動放電によって特徴付けられることを強く示唆しています。脳幹のサッカードジェネレーターと、覚醒中の視線指向挙動の根底にあるテクト網状脊髄ネットワークです。約11 Hzでのリズミカルな放電の発生は、無秩序な運動行動を避けるために、逆説的な睡眠中の脊髄運動ニューロンの阻害を説明するかもしれません。これらのニューロン振動が単にエピフェノメノンであるか、機能的な意味を持っているのかは、まだ決定されていません。

The qualitative and quantitative characteristics of cerebral cortex electrical activity, ocular motility and muscular activity were studied in six head-restrained guinea-pigs during wakefulness, slow-wave and paradoxical sleep. Animals were chronically implanted with bipolar electrodes in the obliquus capitis muscle for electromyographic recordings and epidurally through the parietal bones for electroencephalographic (EEG) recordings. Eye movements were recorded using the scleral search-coil technique. After postoperative recovery and a short period of habituation to immobilization, head-restrained animals exhibited a polyphasic sleep-wake cycle similar to what has already been described in the unrestrained guinea-pig. Paradoxical sleep periods of mean duration 110 +/- 42 s occurred at a mean interval of 32.2 +/- 7.2 min. Amplitude and frequency components of EEG activity were different for each state of vigilance. EEG amplitude was highest and frequency range lowest-with two well-defined peaks at 4 and 10 Hz-during slow-wave sleep. During paradoxical sleep, frequencies were higher and amplitudes lower than during wakefulness. Three types of eye movement intermingled with periods of ocular fixation were recorded: saccadic movements during wakefulness and paradoxical sleep, slow drifts during slow-wave sleep and paradoxical sleep, and a new type of eye movement-bursts of high-velocity eye oscillations during paradoxical sleep. Saccadic eye movements during paradoxical sleep were more frequent and showed higher velocities and amplitudes than during wakefulness. During paradoxical sleep the episodes of eye oscillation (8-14 Hz) occurred quite regularly every 1.6 s and had a mean duration of 1.4 s. During wakefulness, the obliquus muscle activity displayed a burst-tonic pattern. Bursting components were closely related to saccadic eye movements directed to the side of the recorded muscle. The muscle activity was predominantly tonic during slow-wave sleep and was completely absent during paradoxical sleep except for small bursts or twitches. These twitches were tightly synchronized with the occurrence of the rapid eye movements oriented towards the side of the recorded obliquus muscle, as during wakefulness. These results strongly suggest that paradoxical sleep is characterized by the oscillatory discharge of at least two neuronal populations: the brainstem saccadic generators and the tecto-reticular spinal network which underlies gaze-orienting behaviour during wakefulness. The occurrence of rhythmic discharges at approximately 11 Hz may explain the spinal motoneurons' inhibition during paradoxical sleep in order to avoid anarchic motor behavior. Whether these neuronal oscillations are simply an epiphenomenon or have functional implications remains to be determined.