Évaluation de la latéralisation de l'hémisphère avec enregistrement potentiel de terrain local bilatéral dans le cortex moteur secondaire des souris

Summary

Nous présentons l’enregistrement électrophysiologique in vivo du potentiel local de champ (LFP) dans le cortex moteur secondaire bilatéral (M2) des souris, qui peut être appliqué pour évaluer la latéralisation d’hémisphère. L’étude a révélé des niveaux modifiés de synchronisation entre le M2 gauche et droit chez les souris APP/PS1 par rapport aux témoins WT.

Abstract

Cet article démontre des procédures complètes et détaillées pour l’enregistrement et l’analyse bilatérales in vivo du potentiel local de champ (LFP) dans les secteurs corticaux des souris, qui sont utiles pour évaluer les déficits possibles de la tardalité, aussi bien que pour l’évaluation de la connectivité cérébrale et de l’accouplement des activités du réseau neuronal chez les rongeurs. Les mécanismes pathologiques sous-jacents à la maladie d’Alzheimer (MA), une maladie neurodégénérative commune, restent largement inconnus. Une latéralité cérébrale altérée a été démontrée chez les personnes vieillissantes, mais si oui ou non la latéralisation anormale est l’un des premiers signes de la MA n’a pas été déterminée. Pour étudier ceci, nous avons enregistré des LFP bilatéraux dans les souris de modèle d’AD de 3-5 mois, APP/PS1, avec des contrôles sauvages de type de littermate (WT). Les LPF du cortex moteur secondaire gauche et droit (M2), spécifiquement dans la bande gamma, étaient plus synchronisés chez les souris APP/PS1 que chez les témoins WT, suggérant une asymétrie hémisphérique diminuée de M2 bilatéral dans ce modèle de souris AD. Notamment, les processus d’enregistrement et d’analyse des données sont flexibles et faciles à réaliser, et peuvent également être appliqués à d’autres voies cérébrales lors de la conduite d’expériences qui se concentrent sur les circuits neuronaux.

Introduction

La maladie d’Alzheimer (MA) est la forme la plus courante de démence^1,2. Le dépôt de dépôt de la protéine bêta-amyloïde extracellulaire (protéine amyloïde, A) et les enchevêtrements neurofibrillaires intracellulaires (TNT) sont les principales caractéristiques pathologiques de l’AD^3,4,5, mais les mécanismes sous-jacents à l’AD la pathogénie reste largement peu claire. Le cortex cérébral, une structure clé dans la cognition et la mémoire, est altéré dans AD⁶, et les déficits moteurs tels que la marche lente, difficulté à naviguer dans l’environnement et les perturbations de la démarche se produisent avec l’âge avancé⁷. Des enchevêtrements de dépôt et de neurofibrillaire ont également été observés dans le cortex prémoteur (PMC) et la zone motrice supplémentaire (SMA) chez les patients atteints de la MAA⁸ et chez les personnes âgées ayant un impact cognitif⁹, ce qui indique la participation d’un moteur altéré. dans la pathogénie de la MA.

Le cerveau est formé par deux hémisphères cérébraux distincts qui sont divisés par une fissure longitudinale. Un cerveau sain présente des asymétries structurelles et fonctionnelles¹⁰, ce qu’on appelle la « latéralisation », permettant au cerveau de faire face efficacement à de multiples tâches et activités. Le vieillissement entraîne une détérioration de la cognition et de la locomotion, ainsi qu’une réduction de la latéralité cérébrale^11,12. Les capacités motrices de l’hémisphère gauche sont facilement apparentes dans le cerveau sain¹³, mais dans la latéralité aberrante de cerveau d’AD se produit en conséquence de l’échec de la dominance gauche d’hémisphère liée à l’atrophie corticale gauche^{14, 15,16}. Par conséquent, une compréhension d’une altération possible de la latéralisation du cerveau dans la pathogénie de la MA et les mécanismes sous-jacents peut fournir de nouvelles connaissances sur la pathogénie de la MA et conduire à l’identification de biomarqueurs potentiels pour le traitement.

La mesure électrophysiologique est une méthode sensible et efficace d’évaluation des changements dans les activités neuronales des animaux. La réduction de l’asymétrie hémisphérique chez les aînés (HAROLD)¹⁷ a été documentée par la recherche électrophysiologique avec le temps interhémisphérique synchronisé de transfert, qui montre l’affaiblissement ou l’absence de l’asymétrie hémisphérique à monaurally présenté stimuli de la parole chez les personnes âgées¹⁸. Utilisant APP/PS1, l’un des modèles de souris AD les plus couramment utilisés^19,20,21,22, en combinaison avec l’enregistrement extracellulaire bilatéral in vivo de LFP à gauche et à droite M2, nous a évalué les déficits possibles de latéralité dans AD. En outre, avec des paramètres simples, la fonction intégrée du logiciel d’analyse de données (voir le Tableau des matériaux) fournit un moyen plus rapide et plus simple d’analyser la synchronisation des signaux électriques que mathématiquement langage de programmation complexe, qui est convivial pour les débutants avec l’électrophysiologie de vivo.

Protocol

Tous les animaux ont été jumelés dans des conditions standard (12 h de lumière/obscurité, environnement à température constante, libre accès à la nourriture et à l’eau) selon les lignes directrices et les expériences du ministère chinois des Sciences et de la Technologie sur les animaux de laboratoire. par le comité d’éthique local de l’Université de Guangzhou. Il s’agit d’une procédure de non-survie. REMARQUE : Pour les données présentées dans les résultats représentatifs…

Representative Results

Pour voir si la pathologie précoce de la MA altère la capacité de la latéralisation de l’hémisphère, nous avons effectué des enregistrements bilatéraux de LFP extracellulaires dans le M2 gauche et droit des souris APP/PS1 et des contrôles de WT (âgés 3-5 mois), et avons analysé la corrélation croisée de ces gauches et lFP de droite. Chez les souris WT, les résultats ont démontré que la corrélation moyenne entre les LPF gauche s’agità droite à des décalages positifs différait considérablement de cel…

Discussion

Nous rapportons ici la procédure pour l’enregistrement extracellulaire bilatéral de vivo, avec l’analyse de la synchronisation des signaux lFP de double région, qui est flexible et facile à conduire pour estimer la latéralisation de l’hémisphère cérébral, aussi bien que le la connectivité, la directionnalité ou le couplage entre les activités neuronales de deux zones du cerveau. Cela peut être largement utilisé pour révéler non seulement les activités de groupe-neuronal, mais aussi certaines pro…

Materials

AC/DC Differential Amplifier	A-M Systems	Model 3000
Analog Digital converter	Cambridge Electronic Design Ltd.	Micro1401
Glass borosilicate micropipettes	Nanjing spring teaching experimental equipment company	161230	Outer diameter: 1.0mm
Microelectrode puller	Narishige	PC-10
NaCl	Guangzhou Chemical Reagent Factory	7647-14-5
Pin microelectrode holder	World Precision Instruments, INC.	MEH3SW10
Spike2	Cambridge Electronic Design Ltd.
Stereomicroscope	Zeiss	435064-9020-000
Stereotaxic apparatus	RWD Life Science	68045
Urethane	Sigma-Aldrich	94300