Evaluering av halvkule Lateralization med bilaterale lokale felt potensial Recording i sekundær motor cortex av mus

Summary

Vi presenterer in vivo elektrofysiologisk innspilling av det lokale feltet potensial (LFP) i bilaterale sekundære motor cortex (M2) av mus, som kan brukes til å evaluere halvkule lateralization. Studien avslørte endrede nivåer av synkronisering mellom venstre og høyre m2 i APP/PS1 mus sammenlignet med WT kontroller.

Abstract

Denne artikkelen viser komplette, detaljerte prosedyrer for både in vivo bilaterale opptak og analyse av lokalt felt potensial (LFP) i kortikale områder av mus, som er nyttige for å evaluere mulige laterality underskudd, samt for vurdere hjernen tilkobling og kopling av nevrale nettverk aktiviteter i gnagere. Den patologiske mekanismer underliggende Alzheimers sykdom (AD), en felles nevrodegenerative sykdom, forblir i stor grad ukjent. Endrede hjernen laterality har blitt demonstrert i aldrende mennesker, men om unormale lateralization er en av de tidlige tegn på AD har ikke blitt bestemt. For å undersøke dette, registrerte vi bilaterale LFPs i 3-5-måneder gamle AD-modellen mus, APP/PS1, sammen med littermate Wild type (WT) kontroller. Den LFPs av venstre og høyre sekundære motor cortex (M2), spesielt i gamma-båndet, var mer synkronisert i APP/PS1 mus enn i WT kontroller, antyder en avslått hemispheric asymmetri av bilaterale m2 i denne AD muse modellen. Spesielt er opptaks-og dataanalyse prosessene fleksible og enkle å utføre, og kan også brukes på andre hjerne veier når du gjennomfører eksperimenter som fokuserer på neuronal kretser.

Introduction

Alzheimers sykdom (AD) er den vanligste formen for demens^1,2. Ekstracellulære beta amyloid protein (β-amyloid protein, Aβ) deponering og intracellulære neurofibrillary floker (NFTs) er de viktigste patologiske funksjonene i AD^3,4,5, men mekanismene underliggende annonse patogenesen forblir i stor grad uklart. Cerebral cortex, en viktig struktur i kognisjon og hukommelse, er svekket i AD⁶, og motor underskudd som langsom gange, vanskeligheter med å navigere i miljøet og gang forstyrrelser oppstår med fremmarsj⁷år. Aβ deponering og neurofibrillary floker har også blitt observert i premotor cortex (PMC) og supplerende motor området (SMA) i AD pasienter⁸ og kognitivt påvirket eldre voksne⁹, som indikerer involvering av en nedsatt motor systemet i AD-patogenesen.

Hjernen er dannet av to distinkte cerebral halvkuler som er delt av en langsgående sprekken. En sunn hjerne utstillinger både strukturelle og funksjonelle asymmetrier¹⁰, som kalles “lateralization”, slik at hjernen til å effektivt håndtere flere oppgaver og aktiviteter. Aldring resulterer i en forverring i kognisjon og bevegelse, sammen med en reduksjon i hjernen laterality^11,12. Motoren evnene til venstre halvkule er lett synlig i den sunne hjernen¹³, men i annonsen hjernen avvikende laterality oppstår som en konsekvens av svikt i venstre halvkule dominans forbundet med venstre kortikale atrofi^{14, 15,16}. Derfor kan en forståelse av en mulig endring av hjernens lateralization i AD-patogenesen og de underliggende mekanismene gi ny innsikt i AD-patogenesen og føre til identifisering av potensielle biomarkører for behandling.

Elektrofysiologisk måling er en følsom og effektiv metode for å evaluere endringer i neuronal aktiviteter av dyr. Reduksjonen av hemispheric asymmetri i eldste (HAROLD)¹⁷ er dokumentert av elektrofysiologisk forskning med synkronisert interhemispheric overføringstid, som viser svekkelse eller fravær av hemispheric asymmetri til monaurally presentert tale stimuli i eldre¹⁸. Bruker app/ps1, en av de mest brukte ad Mouse-modellene^19,20,21,22, i kombinasjon med in vivo bilaterale ekstracellulære innspilling av LFPs i både venstre og høyre m2, vi evaluert mulige laterality underskudd i AD. I tillegg, med enkle parameterinnstillinger, den innebygde funksjonen av dataanalyse programvare (se tabellen av materialer) gir en raskere og mer grei måte å analysere synkronisering av elektriske signaler enn matematisk komplekst programmeringsspråk, som er vennlig mot nybegynnere med in vivo elektrofysiologi.

Protocol

Alle dyrene ble sammenkoblet-plassert under standard forhold (12 h lys/mørke, konstant temperatur miljø, fri tilgang til mat og vann) i henhold til det kinesiske vitenskaps-og teknologilaboratorium Animals retningslinjer og eksperimenter ble godkjent av den lokale etiske komiteen av Guangzhou University. Dette er en ikke-overlevelse prosedyre. Merk: for data vist i representative resultater, ble APP/PS1 (B6C3-TG (APPswe, PSEN1dE9) 85Dbo/J) dobbel-transgene mus og littermate Wild-type (WT) ko…

Representative Results

For å se om tidlig AD patologi svekker kapasiteten på halvkule lateralization, gjennomførte vi bilaterale ekstracellulære LFP innspillinger i venstre og høyre m2 av APP/PS1 mus og WT kontroller (i alderen 3-5 måneder), og analysert kryss-korrelasjon av disse venstre og høyre LFPs. I WT-mus viste resultatene at gjennomsnittlig korrelasjon mellom venstre og høyre LFPs på positivt tidspunkt etterslep skilte seg betydelig fra det på negative tidsforsinkelser, implicating eksistensen av hemispheric asymmetrier i m2-…

Discussion

Vi rapporterer her prosedyren for in vivo bilaterale ekstracellulære innspillingen, sammen med analysere synkronisering av dual-regionen LFP signaler, som er både fleksibel og enkel å gjennomføre for å estimere hjernen halvkule lateralization, samt tilkobling, retning eller kopling mellom nevrale aktiviteter av to hjerneområder. Dette kan bli mye brukt til å avdekke ikke bare gruppe-neuronal aktiviteter, men også noen grunnleggende egenskaper interregionale elektrofysiologi, spesielt for laboratorier som…

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