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Neurociência

Avaliação da lateralização do hemisfério com registro de potencial de campo local bilateral no córtex motor secundário de camundongos

Published: July 31, 2019
doi:
10.3791/59310
, , ,
1School of Life Sciences,Guangzhou University, 2Institute for Brain Research and Rehabilitation,South China Normal University, 3School of Life Sciences,South China Normal University

Summary

Nós apresentamos in vivo a gravação eletrofisiológicos do potencial local do campo (LFP) no córtice de motor secundário bilateral (m2) dos ratos, que podem ser aplicados para avaliar o lateralization do hemisfério. O estudo revelou níveis alterados de sincronização entre o m2 esquerdo e direito em camundongos APP/PS1 comparados aos controles de WT.

Abstract

Este artigo demonstra procedimentos completos e detalhados para o registro bilateral in vivo e a análise do potencial de campo local (LFP) nas áreas corticais de camundongos, que são úteis para avaliar possíveis déficits de lateralidade, bem como para avaliando a conectividade cerebral e o acoplamento de atividades de rede neural em roedores. Os mecanismos patológicos subjacentes à doença de Alzheimer (AD), uma doença neurodegenerativa comum, permanecem em grande parte desconhecidos. A lateralidade alterada do cérebro foi demonstrada em pessoas envelhecendo, mas se a lateralização anormal é um dos primeiros sinais de AD não foi determinada. Para investigar isso, registramos LFPs bilaterais em camundongos modelo AD de 3-5 meses de idade, APP/PS1, juntamente com controles de tipo selvagem (WT) de littermate. Os LFPs do córtex motor secundário esquerdo e direito (m2), especificamente na banda gama, foram mais sincronizados em camundongos APP/PS1 do que nos controles de WT, sugerindo uma assimetria hemisférica declinada de m2 bilaterais neste modelo de mouse AD. Notavelmente, os processos de gravação e análise de dados são flexíveis e fáceis de realizar, e também podem ser aplicados a outras vias cerebrais ao realizar experimentos que se concentram em circuitos neuronais.

Introduction

A doença de Alzheimer (AD) é a forma mais comum de demência1,2. A deposição de proteína beta-amilóide extracelular (proteína β-amiloide, aβ) e emaranhados neurofibrilares intracelulares (NFTS) são as principais características patológicas do anúncio3,4,5, mas os mecanismos subjacentes ao AD a patogénese permanece em grande parte obscura. O córtex cerebral, uma estrutura-chave na cognição e memória, é prejudicado na AD6, e déficits motores como caminhada lenta, dificuldade em navegar pelo ambiente e distúrbios da marcha ocorrem com o avanço da idade7. O depósito de Aβ e os emaranhados neurofibrilary foram observados igualmente no córtice premotor (PMC) e na área motora suplementar (SMA) em pacientes de AD8 e em adultos mais velhos impactados cognitivamente9, indicando a participação de um motor danificado sistema na patogénese do AD.

O cérebro é formado por dois hemisférios cerebrais distintos que se dividem por uma fissura longitudinal. Um cérebro saudável exibe assimetrias estruturais e funcionais10, que é chamado de “lateralização”, permitindo que o cérebro para lidar eficientemente com várias tarefas e atividades. O envelhecimento resulta em deterioração da cognição e locomoção, juntamente com a redução da lateralidade cerebral11,12. As habilidades motoras do hemisfério esquerdo são prontamente aparentes no cérebro saudável13, mas na lateralidade aberrante do cérebro do anúncio ocorre como consequência da falha da dominância do hemisfério esquerdo associada à atrofia cortical esquerda14, 15,16. Conseqüentemente, uma compreensão de uma alteração possível da lateralização do cérebro na patogénese do AD e nos mecanismos subjacentes pode fornecer introspecções novas na patogénese do AD e conduzir à identificação de biomarcadores potenciais para o tratamento.

A medida electrofisiológica é um método sensível e eficaz de avaliar mudanças nas atividades neuronal dos animais. A redução da assimetria hemisférica em idosos (HAROLD)17 tem sido documentada por pesquisa eletrofisiológica com tempo de transferência interhemisférico sincronizado, o que mostra enfraquecimento ou ausência de assimetria hemisférica para apresentação monauralmente estímulos de fala nos idosos18. Utilizando o app/ps1, um dos modelos de mouse de anúncios mais comumente usados19,20,21,22, em combinação com a gravação extracelular bilateral in vivo de lfps no m2 esquerdo e direito, nós avaliaram possíveis déficits de lateralidade na AD. Além disso, com configurações de parâmetros simples, a função interna do software de análise de dados (veja a tabela de materiais) fornece uma maneira mais rápida e mais direta de analisar a sincronização de sinais elétricos do que matematicamente linguagem de programação complexa, que é amigável para iniciantes com eletrofisiologia in vivo .

Protocol

Todos os animais foram emparelhados-alojados em condições padrão (12 h luz/escuro, ambiente de temperatura constante, livre acesso a alimentos e água) de acordo com o ministério chinês de ciência e tecnologia de laboratório animais diretrizes e experimentos foram aprovados pelo Comitê de ética local da Universidade de Guangzhou. Este é um procedimento de não-sobrevivência. Nota: para os dados mostrados nos resultados representativos, o APP/PS1 (B6C3-TG (APPswe, PSEN1dE9) 85Dbo/J) …

Representative Results

Para verificar se a patologia precoce do AD prejudica a capacidade de lateralização do hemisfério, realizamos gravações de LFP extracelulares bilaterais no m2 esquerdo e direito de camundongos APP/PS1 e controles de WT (com idade de 3-5 meses), e analisamos a correlação cruzada destes LFPs direito. Nos camundongos WT, os resultados demonstraram que a correlação média entre os LFPs esquerdo e direito nos atrasos de tempo positivos diferiu significativamente do que nos atrasos de tempo negativos, implicando a exi…

Discussion

Nós relatamos aqui o procedimento para a gravação extracelular in vivo bilateral, junto com analisar a sincronização de sinais da duplo-região LFP, que é flexível e fácil conduzir para estimar o lateralization do hemisfério do cérebro, assim como o conectividade, direcionalidade ou acoplamento entre as atividades neurais de duas áreas cerebrais. Isso pode ser amplamente utilizado para revelar não só as atividades grupo-neuronais, mas também algumas propriedades básicas da eletrofisiologia inter-r…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Este trabalho foi apoiado por subvenções da Fundação Nacional de ciências naturais da China (31771219, 31871170), a divisão de ciência e tecnologia de Guangdong (2013KJCX0054), e da Fundação de ciência natural da província de Guangdong (2014A030313418, 2014A030313440).

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
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Keywords: Hemisphere LateralizationBilateral Local Field PotentialSecondary Motor CortexMiceElectrophysiologyNeuronal ActivitySynchronizationAlzheimer’s DiseaseAnesthesiaStereotaxic ApparatusMicroelectrodesM2 RegionLFP RecordingCross-correlation Analysis
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Citar este artigo
Chen, Y., Li, M., Zheng, Y., Yang, L. Evaluation of Hemisphere Lateralization with Bilateral Local Field Potential Recording in Secondary Motor Cortex of Mice. J. Vis. Exp. (149), e59310, doi:10.3791/59310 (2019).
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