Name: evaluation of hemisphere lateralization with bilateral local field potential recording in secondary motor cortex of mice
Uploaded: 2019-07-31T12:30:00
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这项工作得到了国家自然科学基金(31771219,31871170)、广东省科学技术厅(2013KJCX0054)和广东省自然科学基金(2014A030313418) 的资助。2014A030313440)。

根据中国科技部《动物实验室指南》,所有动物均按标准条件(12小时明/暗、恒温环境、免费获得食物和水)配对安置,并通过了实验由广州大学地方伦理委员会。这是一个非生存程序。
注:对于代表性结果中显示的数据,APP/PS1(B6C3-Tg(ApPswe,PSEN1dE9)85Dbo/J)在3-5个月大时使用双转基因小鼠和垃圾野生型(WT)对照组进行录音(n = 每组10个)。
1. 动物麻醉和手术
<ol><li>通过...

我们在这里报告体内双边细胞外记录的过程,以及分析双区域LFP信号的同步,这既灵活又易于进行,用于估计大脑半球的横向化,以及两个大脑区域的神经活动之间的连接性、方向性或耦合性。这不仅可以广泛用于揭示组神经元活动,还可以揭示区域间电生理学的一些基本特性,特别是对于对筛选振荡活动感兴趣的实验室或没有系统多通道记录在行为动物23。
...

阿尔茨海默病(AD)是痴呆症1,2最常见的形式。细胞外β淀粉样蛋白(β-淀粉样蛋白,A+)沉积和细胞内神经纤维缠结(NFTs)是AD3、4、5的主要病理特征,但AD背后的机制发病机制在很大程度上仍不清楚。大脑皮层是认知和记忆的关键结构,在AD6中受损,运动缺陷,如缓慢行走,导航环境困难和步态障碍发生与7岁。在AD患者8和认知影响老年人9的前期运动皮层(PMC)和辅助运动区(SMA)中也观察到了发育前沉积和神经纤维纠结,表明运动受损。AD发病机制中的系统。
大脑由两个不同的大脑半球组成,由纵向裂缝分割。健康的大脑表现出结构和功能不对称10,这被称为"横向化",使大脑能够有效地处理多种任务和活动。衰老导致认知和运动恶化,同时大脑侧向减少11,12。左半球的运动能力在健康的大脑13中显而易见,但在AD脑异常的侧向性中,由于左半球的统治力与左皮质萎缩14相关而失败, 15,16.因此,了解AD发病机制中大脑横向化的可能变化及其基本机制,可能为AD发病机制提供新的见解,并导致确定潜在的治疗生物标志物。
电生理测量是评价动物神经元活动变化的一种灵敏而有效的方法。通过电生理学研究与同步的半球间转移时间,记录到老年人半球不对称的减少(HAROLD)17,这表明半球不对称的弱化或缺乏单体呈现老年人的言语刺激18。使用APP/PS1,最常用的AD鼠标型号之一19,20,21,22,结合体内双边的LLFP在左和右M2的细胞外记录,我们评估 AD 中可能的横向缺陷。此外,通过简单的参数设置,数据分析软件的内置功能(参见材料表)提供了一种比数学上更快速、更直接的电信号同步分析方法复杂的编程语言,对具有体内电生理学的初学者友好。

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:892px;" width="891">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:327px;">AC/DC Differential Amplifier</td>
			<td style="width:261px;">A-M Systems</td>
			<td style="width:137px;">Model 3000</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:327px;">Analog Digital converter</td>
			<td style="width:261px;">Cambridge Electronic Design Ltd.</td>
			<td style="width:137px;">Micro1401</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:327px;">Glass borosilicate micropipettes</td>
			<td style="width:261px;">Nanjing spring teaching experimental equipment company</td>
			<td style="width:137px;">161230</td>
			<td>Outer diameter: 1.0mm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:327px;">Microelectrode puller</td>
			<td style="width:261px;">Narishige</td>
			<td style="width:137px;">PC-10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:327px;">NaCl</td>
			<td style="width:261px;">Guangzhou Chemical Reagent Factory</td>
			<td style="width:137px;">7647-14-5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:327px;">Pin microelectrode holder</td>
			<td style="width:261px;">World Precision Instruments, INC.</td>
			<td style="width:137px;">MEH3SW10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:327px;">Spike2&#160;</td>
			<td style="width:261px;">Cambridge Electronic Design Ltd.</td>
			<td style="width:137px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:327px;">Stereomicroscope</td>
			<td style="width:261px;">Zeiss</td>
			<td style="width:137px;">435064-9020-000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:327px;">Stereotaxic apparatus&#160;</td>
			<td style="width:261px;">RWD Life Science</td>
			<td style="width:137px;">68045</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:327px;">Urethane</td>
			<td style="width:261px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:137px;">94300</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

evaluation of hemisphere lateralization with bilateral local field potential recording in secondary motor cortex of mice

本文演示了小鼠皮质区域局部场势 (LFP)的体内双边记录和分析的完整、详细的程序,这些程序可用于评估可能的横向缺陷,以及评估啮齿动物中大脑连接和神经网络活动的耦合。阿尔茨海默氏病(AD)是一种常见的神经退行性疾病,其病理机制在很大程度上仍不为人所知。改变的大脑侧向在老年人中已经得到证明,但异常横向化是否是AD的早期迹象之一尚未确定。为了调查这一点,我们在 3-5 个月大的 AD 模型小鼠 APP/PS1 中记录了双边 LfSP,以及垃圾野生类型 (WT) 控件。左、右二级运动皮层(M2),特别是在伽马带,在APP/PS1小鼠中比在WT对照中更同步,这表明此AD小鼠模型中双边M2的半球不对称性下降。值得注意的是,记录和数据分析过程灵活且易于执行,在进行以神经元回路为重点的实验时,也可以应用于其他大脑通路。

为了了解早期AD病理学是否损害半球横向化的能力,我们在APP/PS1小鼠的左右M2和WT对照(3-5个月)进行了双边细胞外LFP记录,并分析了这些左和正确的 LLFP。在WT小鼠中,结果表明,正时滞时左右LLFP之间的平均相关性与负时滞时的平均相关性存在显著差异,这暗示了WT对照M2区域存在半球不对称(图4 C;WT-正,0.08161 = 0.01246;WT-负,0.0206 ± 0.01218;p = 4.74531E-4 < 0.001 通过两个样本t</em...

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Evaluation of Hemisphere Lateralization with Bilateral Local Field Potential Recording in Secondary Motor Cortex of Mice

在小鼠的双边二次运动皮层(M2)中,我们提供局部场势(LFP)的体内电生理记录,可用于评估半球侧化。研究表明,与WT对照组相比,APP/PS1小鼠左右M2的同步水平发生了变化。

小鼠二次运动皮质中双边局部场电位记录半球横向化评价

This article demonstrates complete, detailed procedures for both in vivo bilateral recording and analysis of local field potential (LFP) in the cortical ...

该技术可用于审查区域间电生理学的一些基本特性，用于半球横向化，以及连通性、方向性和耦合性。电生理测量是一种敏感而有效的评价动物、神经元活动的方法。该协议为支持电信号同步提供了更好的方法。对阿尔茨海默病发病机制中可能改变的大脑横向化的潜在机制的理解，可能为阿尔茨海默病治疗的潜在生物标志物提供新的见解。手术前，通过用钳子进行尾部或手趾捏，确认小鼠麻醉的深度。接下来，将鼠标放在立体仪器中，并固定其头部。在两只眼睛上涂抹软膏，以保持眼睛湿润。然后，剃光头，对该区域进行消毒。在剃光区域中间进行 12 到 15 毫米的小切口。使用钳子，轻轻地将头皮从中线拉开。之后，轻轻地分离皮肤，取出残留组织。清洁头骨，使用过氧化氢涂层棉芽。在立体显微镜下，在头骨的左右两侧钻两个小孔，一到一点一点五毫米的半径，允许将录制的微电杆插入M2区域。小心地用钨针取出杜拉母体。然后，使用机械微操纵器，在孔中插入两个单独的记录微电子，填充0.5摩尔氯化钠，角度为60度。对于 LFP 记录，缓慢地将左右玻璃电极降到 M2 坐标。为了质量控制，使用差分放大器测试每个电极的电阻。接下来，将录制过程设置为 0.1 赫兹高通和 1000 赫兹低通，放大 1000 倍。在麻醉下，以稳定状态收集数字化的原始 LFP 数据至少 60 秒，鼠标以两次呼吸以均匀的速度呼吸。记录后，慢慢将电极从大脑中升起。使用分析软件保存数据并脱机分析。要执行交叉相关分析，在分析软件中，单击分析，然后波形关联，并导入数据。接下来，将一个波形通道信号分配给第一个信道，另一个作为参考。将宽度设置为 2，偏移设置为 1。随后，通过选择开始时间和结束时间，将两个 LP 的持续时间设置为 100 秒。然后，按过程按钮执行交叉相关分析。单击文件，导出为，然后以文本格式保存与生成的弹出式图表对应的交叉关联结果。之后，删除时间滞后时的相关性值，范围从零加减 01 秒，然后处理其他交叉相关数据。要执行一致性分析，请运行分析软件中的数据。接下来，将两个 LFP 信号排列为第一个和第二个波形通道，然后将块大小值设置为 4096。块大小表示在第一个用于实际转换的数据点数。块大小越大，频率分辨率越好。手动移动虚线，以确保两个通道中信号的时间精度设置为同一时间段。按添加区域按钮加载区域并执行相干分析。之后单击文件并保存为，以文本格式保存与生成的弹出式图表对应的一致性结果。为了了解早期阿尔茨海默氏病病理学是否损害半球横向化的能力，APP/PS1小鼠的左右M2和野生类型对等小鼠记录了细胞外LFP，并分析了它们的交叉相关性。在野生型小鼠中，结果表明，正时差时左右LFP之间的平均相关性与负时差的均值相关性显著，这意味着野生类型对控的M2区域存在半球不对称。相比之下，APP/PS1小鼠的左右LFP在时域中表现出较高的同步性，表明左右M2之间的不对称度降低。然后从LFP中过滤伽马振荡，并进行相干分析，以测量伽马频率范围内电信号的类似性。结果表明，APP/PS1小鼠左右M2的伽马相干性明显高于野生小鼠，表明同步性较高，因此在 APP/PS1 小鼠中左、右M2之间的横向化降低。聚氨酯有毒和致癌，所以请始终小心，并遵循安全规定时处理它。每小时测试麻醉深度非常重要，以确保记录的LFP稳定。记录和分析过程可以应用于其他大脑通路，特别是对于没有自由移动动物多通道记录系统的实验室。

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Measuring Motor Coordination in Mice

测量小鼠运动协调

Mice are increasingly being used in behavioral neuroscience, largely replacing rats as the behaviorist's animal of choice. Before aspects of behavior such ...

科研

神经科学

An In Vitro Preparation for Eliciting and Recording Feeding Motor Programs with Physiological Movements in Aplysia californica

An In Vitro Preparation for Eliciting and Recording Feeding Motor Programs with Physiological Movements in Aplysia californica

一个<em在体外</em制备与生理变动，为激发和记录进给电机程序<em&gt;海兔夜蛾</em

Multifunctionality, the ability of one peripheral  structure to generate multiple, distinct behaviors1, allows animals  to rapidly adapt their behaviors ...

Functional Imaging of Auditory Cortex in Adult Cats using High-field fMRI

听觉皮层在成年猫用高场磁共振成像功能成像

Current knowledge of sensory processing in the mammalian auditory system is mainly derived from electrophysiological studies in a variety of animal ...

Measuring Spinal Presynaptic Inhibition in Mice By Dorsal Root Potential Recording In Vivo

Measuring Spinal Presynaptic Inhibition in Mice By Dorsal Root Potential Recording In Vivo

测量脊髓突触前抑制小鼠背根电位记录<em&gt;在体内</em

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Concurrent Recording of Co-localized Electroencephalography and Local Field Potential in Rodent

啮齿动物联合局部脑电图和局部电位的同步记录

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Deposition of amyloid beta protein (A&#946;) in extra- and intracellular spaces is one of the hallmark pathologies of Alzheimer&#39;s disease (AD). ...

Laser-Induced Brain Injury in the Motor Cortex of Rats

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Electrocorticographic Recording of Cerebral Cortex Areas Manipulated Using an Adeno-Associated Virus Targeting Cofilin in Mice

使用腺相关病毒在小鼠中瞄准科菲林操纵的大脑皮层区域的电皮质记录

The use of electrocorticographic (ECoG) recordings in rodents is relevant to sleep research and to the study of a wide range of neurological conditions. ...