Name: evaluation of hemisphere lateralization with bilateral local field potential recording in secondary motor cortex of mice
Uploaded: 2019-07-31T12:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Evaluation of Hemisphere Lateralization with Bilateral Local Field Potential Recording in Secondary Motor Cortex of Mice at JoVE.com

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).

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) ...

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...

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 .

<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

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.

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...

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

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.

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

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

Esta técnica pode ser usada para rever algumas propriedades básicas da eletrofisiologia inter-regional para a lateralização do hemisfério, bem como a conectividade, direcionalidade e acoplamento. A medição eletrofisiológica é um método sensível e eficaz de avaliação nos animais, atividades neuronais. Este protocolo fornece uma melhor maneira de se sustentar na sincronização de sinais elétricos.A compreensão do mecanismo subjacente de uma possível lateralização cerebral alterada na patogênese da doença de Alzheimer, pode fornecer novas percepções sobre potenciais biomarcadores para o tratamento de Alzheimer. Antes da cirurgia, confirme a profundidade da anestesia do camundongo, realizando uma pinça traseira ou dedo do pé com fórceps. Em seguida, posicione o mouse no aparelho estereotax e conserte a cabeça.Aplique pomada em ambos os olhos para mantê-los úmidos. Em seguida, raspe a cabeça e esterilize a área. Faça uma pequena incisão de 12 a 15 milímetros, no meio da área raspada.Usando fórceps, puxe suavemente o couro cabeludo para longe da linha média. Depois, separe a pele suavemente e remova o tecido residual. Limpe o crânio, usando brotos de algodão revestidos de peróxido de hidrogênio.Sob um microscópio estéreo, faça dois pequenos furos, de um a 1,5 milímetros de raios, tanto nos lados esquerdo quanto direito do crânio, para permitir a inserção dos microeletrodos de gravação nas regiões M2. Remova cuidadosamente a dura-segra com uma agulha de tungstênio. Em seguida, insira dois microeletrodos de gravação separados, preenchidos com cloreto de sódio molar 0,5, nos orifícios, em um ângulo de 60 graus, utilizando micromanipuladores mecânicos.Para gravação de LFP, baixe lentamente os eletrodos de vidro esquerdo e direito para as coordenadas M2. Para controle de qualidade, teste a resistência de cada eletrodo, utilizando o amplificador diferencial. Em seguida, defina o processo de gravação em 0,1 hertz high pass, e 1000 hertz low pass, com 1000 vezes amplificação.Colete os dados de LFP bruto digitalizados em estado estável, por pelo menos 60 segundos, com o rato respirando uniformemente a duas respirações por segundo, sob anestesia. Depois de gravar, levante lentamente os eletrodos do cérebro. Salve os dados e analise offline, com o software de análise.Para realizar a análise de correlação cruzada, no software de análise, análise de cliques, em seguida, correlação de forma de onda e importação dos dados. Em seguida, atribua um sinal de canal de forma de onda para ser o primeiro canal e o outro como referência. Defina a largura como dois, e offset como um.Posteriormente, defina a duração de ambos os LFPs para 100 segundos, selecionando o tempo de início e o tempo final. Em seguida, pressione o botão de processo para realizar a análise de correlação cruzada. Clique no arquivo, exporte como, e salve os resultados de correlação cruzada correspondentes ao gráfico pop-up resultante no formato de texto.Depois, remova os valores de correlação nos atrasos de tempo variando em zero mais e menos 01 segundo, em seguida, lidar com o resto dos dados de correlação cruzada. Para realizar a análise de coerência, execute os dados no software de análise. Em seguida, organize os dois sinais LFP como os canais de forma de onda primeiro e segundo e, em seguida, defina o valor do tamanho do bloco como 4096.O tamanho do bloco significa o número de pontos de dados usados no primeiro para transformação real. Quanto maior o tamanho do bloco, melhor a resolução de frequência. Mova as linhas pontilhadas manualmente, para garantir que a precisão de tempo para sinais em ambos os canais esteja sendo definida como o mesmo período.Pressione o botão de adicionar área para carregar a área e realize a análise de coerência. Em seguida, clique em arquivo e salve como, para salvar os resultados de coerência correspondentes ao gráfico pop-up resultante no formato de texto. Para ver se a patologia precoce da doença de Alzheimer prejudica a capacidade de lateralização do hemisfério, foram registrados LFPs extracelulares no M2 esquerdo e direito de camundongos APP/PS1 e controles do tipo selvagem, e sua correlação cruzada foi analisada.Em camundongos do tipo selvagem, os resultados demonstraram que a correlação média entre os LFPs esquerdo e direito em atrasos de tempo positivos diferia significativamente daquele em atrasos de tempo negativos, implicando a existência de assimemetrias hemisféricas nas áreas M2 dos controles do tipo selvagem. Em comparação, os LFPs esquerdo e direito dos camundongos APP/PS1 apresentaram maior sincronização no domínio do tempo, sugerindo uma redução da assimetria entre o M2 esquerdo e direito. As oscilações gama foram então filtradas a partir dos LFPs e foi realizada uma análise de coerência para medir a semelhança dos sinais elétricos na faixa de frequência gama. O resultado mostrou que a coerência gama entre o M2 esquerdo e direito em camundongos APP/PS1 foi significativamente maior do que nos camundongos do tipo selvagem, indicando uma maior sincronização e, consequentemente, redução da lateralização entre o M2 esquerdo e direito em camundongos APP/PS1.Ouretano é tóxico e cancerígeno, por isso, por favor, tenha sempre cuidado, e siga as normas de segurança ao manuseá-lo. É muito importante testar a profundidade da anestesia de hora em hora, a fim de garantir que LFPs estáveis sejam registrados. O processo de gravação e análise pode ser aplicado a outras vias cerebrais, especialmente para laboratórios que não possuem sistemas para gravação multicanal em animais em movimento livre.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Measuring Motor Coordination in Mice

Medindo Coordenação Motora em Ratos

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

Neurociência

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

Um<em&gt; In Vitro</em&gt; Preparação para divulgação e gravação de programas de alimentação do motor com movimentos fisiológicos em<em&gt; Aplysia californica</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

Imagem Funcional do Cortex Auditivo em gatos adultos usando de alta campo fMRI

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

Medindo Spinal pré-sináptica Inibição em Ratos por raiz dorsal Gravação Potencial<em&gt; In Vivo</em

Presynaptic inhibition is one of the most powerful inhibitory mechanisms in the spinal cord. The underlying physiological mechanism is a depolarization of ...

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

Gravação simultânea de eletroencefalografia co localizada e potencial do campo Local em roedores

Although electroencephalography (EEG) is widely used as a non-invasive technique for recording neural activities of the brain, our understanding of the ...

Non-Invasive Modulation and Robotic Mapping of Motor Cortex in the Developing Brain

Modulação não invasiva e mapeamento robótico do córtex motor no cérebro em desenvolvimento

Mapping the motor cortex with transcranial magnetic stimulation (TMS) has potential to interrogate motor cortex physiology and plasticity but carries ...

3D Kinematic Analysis for the Functional Evaluation in the Rat Model of Sciatic Nerve Crush Injury

Análise Cinética 3D para a Avaliação Funcional no modelo de rat da lesão ciática de esmagamento nervoso

Compared to the Sciatic Functional Index (SFI), kinematic analysis is a more reliable and sensitive method for performing functional evaluations of ...

Labeling and Imaging of Amyloid Plaques in Brain Tissue Using the Natural Polyphenol Curcumin

Rotulagem e imagem de placas amilóides no tecido cerebral usando a curcumina polifenóis naturais

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

Lesão cerebral induzida por laser no córtex motor de ratos

A common technique for inducing stroke in experimental rodent models involves the transient (often denoted as MCAO-t) or permanent (designated as MCAO-p) ...

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

Registro eletrocorticográfico de áreas do córtex cerebral manipulado usando um vírus associado ao Adeno visando cofilina em camundongos

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