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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Este trabajo fue apoyado por subvenciones de la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (31771219, 31871170), la División de Ciencia y Tecnología de Guangdong (2013KJCX0054), y la Fundación de Ciencias Naturales de la Provincia de Guangdong (2014A030313418, 2014A030313440).

Todos los animales fueron emparejados en condiciones estándar (12 h de luz/oscuridad, ambiente de temperatura constante, libre acceso a alimentos y agua) de acuerdo con las directrices y experimentos del Ministerio de Ciencia y Tecnología de Los Animales de Laboratorio de China por el comité ético local de la Universidad de Guangzhou. Este es un procedimiento de no supervivencia.
NOTA: Para los datos mostrados en los resultados representativos, los ratones dobles transgénicos APP/PS1 (B6C...

Aquí informamos del procedimiento para el registro extracelular bilateral in vivo, junto con el análisis de la sincronización de señales LFP de dos regiones, que es flexible y fácil de llevar a cabo para estimar la lateralización del hemisferio cerebral, así como el conectividad, direccionalidad o acoplamiento entre las actividades neuronales de dos áreas cerebrales. Esto puede ser ampliamente utilizado para revelar no sólo actividades de grupo-neuronal, sino también algunas propiedades básicas de la ...

La enfermedad de Alzheimer es la forma más común de demencia1,2. La deposición de la proteína beta amiloide extracelular (proteína amiloide, A-) y los enredos neurofibrilares intracelulares (NFT) son las principales características patológicas de AD3,4,5, pero los mecanismos subyacentes a la AD patogénesis siguen siendo en gran medida poco claras. La corteza cerebral, una estructura clave en la cognición y la memoria, se ve afectada en el año6d.C., y los déficits motores como la marcha lenta, la dificultad para navegar por el medio ambiente y las alteraciones de la marcha se producen con el avance delos 7años. También se han observado deposiciones de A y enredos neurofibrilares en la corteza premotora (PMC) y en el área motora suplementaria (SMA) en pacientes con AD8 y adultos mayores de impacto cognitivo9,lo que indica la participación de un motor deteriorado en la patogénesis AD.
El cerebro está formado por dos hemisferios cerebrales distintos que se dividen por una fisura longitudinal. Un cerebro sano exhibe asimetrías estructurales y funcionales10,lo que se llama "lateralización", permitiendo al cerebro hacer frente eficientemente a múltiples tareas y actividades. El envejecimiento se traduce en un deterioro de la cognición y la locomoción, junto con una reducción en la lateralidad cerebral11,12. Las habilidades motoras del hemisferio izquierdo son fácilmente evidentes en el cerebro sano13, pero en el cerebro AD la lateralidad aberrante se produce como consecuencia de la falla de dominio del hemisferio izquierdo asociado con la atrofia cortical izquierda14, 15,16. Por lo tanto, una comprensión de una posible alteración de la lateralización cerebral en la patogénesis ad y los mecanismos subyacentes puede proporcionar nuevos conocimientos sobre la patogénesis ad y conducir a la identificación de posibles biomarcadores para el tratamiento.
La medición electrofisiológica es un método sensible y eficaz para evaluar los cambios en las actividades neuronales de los animales. La reducción de la asimetría hemisférica en ancianos (HAROLD)17 ha sido documentada por investigaciones electrofisiológicas con tiempo de transferencia interhemisférica sincronizado, que muestra debilitamiento o ausencia de asimetría hemisférica a la peárica presentada estímulos del habla en los ancianos18. Utilizando APP/PS1, uno de los modelos de ratón AD más utilizados19,20,21,22, en combinación con el registro extracelular bilateral in vivo de LFP en M2 izquierdo y derecho, posibles déficits de lateralidad en AD. Además, con una configuración de parámetros sencilla, la función integrada del software de análisis de datos (consulte la Tabla de materiales)proporciona una forma más rápida y sencilla de analizar la sincronización de señales eléctricas que matemáticamente lenguaje de programación complejo, que es amigable para los principiantes con electrofisiología 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 artículo demuestra procedimientos completos y detallados para el registro bilateral in vivo y el análisis del potencial de campo local (LFP) en las áreas corticales de ratones, que son útiles para evaluar posibles déficits de lateralidad, así como para la conectividad cerebral y el acoplamiento de las actividades de las redes neuronales en roedores. Los mecanismos patológicos subyacentes a la enfermedad de Alzheimer( AD), una enfermedad neurodegenerativa común, siguen siendo en gran medida desconocidos. Se ha demostrado la lateralidad cerebral alterada en personas envejecidas, pero no se ha determinado si la lateralización anormal es uno de los primeros signos de AD. Para investigar esto, registramos PFP bilaterales en ratones modelo AD de 3-5 meses, APP/PS1, junto con controles de tipo salvaje (WT). Los PFP de la corteza motora secundaria izquierda y derecha (M2), específicamente en la banda gamma, estaban más sincronizados en ratones APP/PS1 que en los controles WT, lo que sugiere una disminución de la asimetría hemisférica de M2 bilateral en este modelo de ratón AD. En particular, los procesos de registro y análisis de datos son flexibles y fáciles de llevar a cabo, y también se pueden aplicar a otras vías cerebrales al realizar experimentos que se centran en circuitos neuronales.

Para ver si la patología temprana de la AD afecta la capacidad de lateralización del hemisferio, realizamos grabaciones bilaterales de LFP extracelulares en el M2 izquierdo y derecho de los ratones APP/PS1 y los controles WT (de 3 a 5 meses de edad), y analizamos la correlación cruzada de estos PFP derecho. En ratones WT, los resultados demostraron que la correlación media entre los PFP izquierdo y derecho en los retrasos positivos difería significativamente de la que en los retrasos negativos en el tiempo, lo que i...

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

Presentamos un registro electrofisiológico in vivo del potencial de campo local (LFP) en la corteza motora secundaria bilateral (M2) de ratones, que se puede aplicar para evaluar la lateralización del hemisferio. El estudio reveló niveles alterados de sincronización entre la izquierda y la derecha M2 en ratones APP/PS1 en comparación con los controles WT.

Evaluación de la lateralización del hemisferio con registro de potencial de campo local bilateral en corteza motora secundaria de ratones

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

Esta técnica se puede utilizar para revisar algunas propiedades básicas de la electrofisiología interregional para la lateralización del hemisferio, así como la conectividad, la direccionalidad y el acoplamiento. La medición electrofisiológica es un método sensible y eficaz de evaluación en los animales, actividades neuronales. Este protocolo proporciona una mejor manera de apuntalar en la sincronización de señales eléctricas.La comprensión del mecanismo subyacente de posible lateralización cerebral alterada en la patogénesis de la enfermedad de Alzheimer, puede proporcionar nuevas perspectivas sobre los biomarcadores potenciales para el tratamiento de la enfermedad de Alzheimer. Antes de la cirugía, confirme la profundidad de la anestesia del ratón, realizando un pellizco de cola o dedo del dedo del dedo delfín con fórceps. A continuación, coloque el ratón en el aparato estereotaxico y fije su cabeza.Aplica pomada en ambos ojos para mantenerlos húmedos. Luego, afeita la cabeza y esteriliza el área. Haga una pequeña incisión de 12 a 15 milímetros, en el centro del área afeitada.Usando fórceps, tire suavemente del cuero cabelludo lejos de la línea media. Después, separe la piel suavemente y retire el tejido residual. Limpie el cráneo, utilizando brotes de algodón recubiertos de peróxido de hidrógeno.Bajo un microscopio estéreo, perforar dos pequeños agujeros, de uno a 1,5 milímetros radios, en ambos lados izquierdo y derecho del cráneo, para permitir la inserción de los microelectrodos de grabación en las regiones M2. Retire con cuidado la dura mater con una aguja de tungsteno. A continuación, inserte dos microelectrodos de grabación separados, llenos de cloruro de sodio molar 0,5, en los orificios, en un ángulo de 60 grados, utilizando micromanipuladores mecánicos.Para la grabación LFP, baje lentamente los electrodos de vidrio izquierdo y derecho a las coordenadas M2. Para el control de calidad, pruebe la resistencia de cada electrodo, utilizando el amplificador diferencial. A continuación, establezca el proceso de grabación en 0,1 hercios de paso alto, y 1000 hercios de paso bajo, con 1000 veces la amplificación.Recopile los datos digitalizados de LFP sin procesar en estado estable, durante al menos 60 segundos, con el ratón respirando uniformemente a dos respiraciones por segundo, bajo anestesia. Después de la grabación, levante lentamente los electrodos del cerebro. Guarde los datos y analice sin conexión, con el software de análisis.Para realizar análisis de correlación cruzada, en el software de análisis, haga clic en análisis, luego correlación de forma de onda e importe los datos. A continuación, asigne una señal de canal de forma de onda para que sea el primer canal y el otro como referencia. Establezca la anchura como dos y desfase como uno.Posteriormente, establezca la duración de ambos LFP en 100 segundos, seleccionando la hora de inicio y la hora de finalización. A continuación, pulse el botón de proceso para realizar un análisis de correlación cruzada. Haga clic en archivo, exporte como y, a continuación, guarde los resultados de correlación cruzada correspondientes al gráfico emergente resultante en formato de texto.Después, elimine los valores de correlación en el tiempo los retrasos oscilados en cero más y menos 01 segundos y luego tratar con el resto de los datos de correlación cruzada. Para realizar un análisis de coherencia, ejecute los datos en el software de análisis. A continuación, organice las dos señales LFP como los canales de forma de onda primero y segundo y, a continuación, establezca el valor de tamaño de bloque como 4096.Tamaño de bloque significa el número de puntos de datos utilizados en el primero para la transformación real. Cuanto mayor sea el tamaño del bloque, mejor será la resolución de frecuencia. Mueva las líneas punteadas manualmente, para asegurarse de que la precisión del tiempo para las señales en ambos canales se establecen como el mismo período.Pulse el botón Añadir área para cargar el área y realizar análisis de coherencia. Después haga clic en el archivo y guarde como, para guardar los resultados de coherencia correspondientes al gráfico emergente resultante en formato de texto. Para ver si la patología temprana de la enfermedad de Alzheimer afecta la capacidad de la lateralización del hemisferio, se registraron LFP extracelulares en el M2 izquierdo y derecho de ratones APP/PS1 y controles de tipo salvaje, y se analizó su correlación cruzada.En ratones de tipo salvaje, los resultados demostraron que la correlación media entre los LFP izquierdo y derecho en tiempos positivos difería significativamente de que en el momento negativo se retrasa, lo que implica la existencia de asimetrías hemisféricas en las áreas M2 de los controles de tipo salvaje. En comparación, los LFP izquierdo y derecho de los ratones APP/PS1 mostraron un mayor sincronizado en el dominio del tiempo, lo que sugiere una reducción de la asimetría entre el M2 izquierdo y el derecho. Las oscilaciones gamma se filtraron entonces de los LFP y se realizó un análisis de coherencia para medir la similitud de las señales eléctricas en el rango de frecuencia gamma. El resultado mostró que la coherencia gamma entre el M2 izquierdo y el derecho en ratones APP/PS1 era significativamente mayor que la de los ratones de tipo salvaje, lo que indica una mayor sincronización, y en consecuencia redujo la lateralización entre el M2 izquierdo y el derecho en ratones APP/PS1.El uretano es tóxico y cancerígeno, así que por favor siempre tenga cuidado, y siga las normas de seguridad al manipularlo. Es muy importante probar la profundidad de la anestesia cada hora, con el fin de asegurar que se registren LVP estables. El proceso de grabación y análisis se puede aplicar a otras vías cerebrales, especialmente para laboratorios que no tienen sistemas para la grabación multicanal en animales en movimiento libre.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Measuring Motor Coordination in Mice

Medición de Coordinación motora en ratones

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

Investigación

Neurociencias

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

Un<em&gt; In Vitro</em&gt; Preparación para Obtener y grabar programas de alimentación del motor con los movimientos fisiológicos en<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

Imágenes funcionales de la corteza auditiva en los gatos adultos el uso de alto 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

Medición de la columna vertebral presináptica inhibición en ratones mediante la raíz dorsal de grabación Potencial<em&gt; En 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

Grabación concurrente de electroencefalografía Co localizada y potencial de campo Local en 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

Modulación no invasiva y mapeo robótico de la corteza motora en el cerebro en desarrollo

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

Análisis cinemático 3D para la evaluación funcional en el modelo de rata de lesión de aplastamiento de nervios ciáticos

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

Etiquetado e imágenes de placas amiloideas en el tejido cerebral utilizando la curcumina de polifenoles naturales

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

Lesión cerebral inducida por láser en la corteza motora de ratas

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 electrocorticográfico de áreas de la corteza cerebral manipuladas con un virus adenoaso asociado dirigido a la cofilina en ratones

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