Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Neuroscience
Click here for the English version

Neuroscience

הערכה של החצי הכדור השני עם הקלטה הפוטנציאלי השדה המקומי בקליפת המנוע המשני של עכברים

Published: July 31, 2019 doi: 10.3791/59310
Automatic Translation
1,2, 3, 3, 1
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

אנו מציגים הקלטה vivo electroפיסיולוגית של פוטנציאל השדה המקומי (lfp) בקליפת המנוע הדו המשני (M2) של עכברים, אשר ניתן להחיל על הערכת האונה הצדדית. המחקר חשף רמות ששונו של סנכרון בין M2 שמאל וימין ב-APP/PS1 עכברים לעומת שולטת WT.

Abstract

מאמר זה מדגים הליכים שלמים ומפורטים הן בהקלטה ובניתוח vivo דו-צדדיים של פוטנציאל השדה המקומי (lfp) באזורים הקורטיקליים של העכברים, השימושיים להערכת שימוש אפשרי בחסרונות, כמו גם עבור הערכת קישוריות המוח צימוד של פעילויות הרשת העצבית במכרסמים. המנגנונים הפתולוגיים שבבסיס מחלת האלצהיימר (AD), מחלה ניווניות נפוצה, נשארים לא ידועים ברובו. שונה המוח משני הוכח הפגינו אנשים הזדקנות, אבל אם הפרט החריג הוא אחד הסימנים המוקדמים של AD לא נקבע. כדי לחקור את זה, הקלטנו את הדו LFPs ב 3-5-החודש-הישן לספירה עכברים מודל, APP/PS1, יחד עם מסוג פראי להזדווג (WT) פקדים. LFPs של קליפת מנוע שמאל וימין משני (M2), במיוחד בלהקת גמא, היו מסונכרנים יותר ב-APP/PS1 עכברים מאשר בפקדים WT, מציע האונה המיורה סימטרי של M2 דו צדדי במודל זה לעכבר לספירה. בעיקר, תהליכי ההקלטה וניתוח הנתונים הם גמישים וקלים לביצוע, ויכולים להיות גם מיושמים על מסלולים אחרים במוח כאשר עורכים ניסויים המתמקדים במעגלים עצביים.

Introduction

מחלת אלצהיימר (AD) היא הצורה השכיחה ביותר של דמנציה1,2. ביתא עמילואיד בחלבון (β-עמילואיד בחלבון, Aβ) התצהיר ו neurofibrillary סבך (בתרי) הם המאפיינים הפתולוגיים העיקריים של המודעה3,4,5, אבל המנגנונים הבסיסיים לספירה פתוגנזה נשארת בלתי ברורה. קליפת המוח, מבנה המפתח בקוגניציה ובזיכרון, לקויה ב-6לספירה, וליקויים מוטוריים כגון הליכה איטית, הקושי מנווט את הסביבה ואת הפרעות הליכה להתרחש עם ההתקדמות גיל7. Aβ ההצהרה ואת נוירופיבריליאן סבך יש גם נצפתה בקליפת premotor (PMC) ובאזור מנוע המשלים (SMA) ב לספירה חולים8 ו מבוגרים השפיעו באופן בלתי מבוגר9, המציין את מעורבות של מנוע לקויי מערכת בפתוגנזה לספירה.

המוח נוצר על ידי שתי אונות מוחית נפרדות המחולקים באמצעות סדק אורכי. מוח בריא מציג הן אסימטריות מבניים והן פונקציונלי10, אשר נקרא "הקשר", המאפשר למוח להתמודד ביעילות עם משימות ופעילויות מרובות. הזדקנות התוצאות בהתדרדרות בקוגניציה ובתנועה, יחד עם הפחתה במוח החוצה11,12. היכולות המוטוריים של האונה השמאלית ברור במוח בריא13, אבל במוח המודעה הקשר החריג מתרחשת כתוצאה של כישלון של שליטה האונה השמאלית הקשורה ניוון שמאל של קליפת המוח14, 15,16. לכן, הבנה של שינוי אפשרי של מחדש המוח בפתוגנזה לספירה ואת המנגנונים הבסיסיים עשויים לספק תובנות חדשות לתוך פתוגנזה לספירה ולהוביל זיהוי של סמנים פוטנציאליים לטיפול.

מדידה אלקטרופיסיולוגית היא שיטה רגישה ואפקטיבית להערכת שינויים בפעילויות הנוירואליות של בעלי חיים. הפחתה של המירה א-סימטריה בזקני (הרולד)17 תועדה על ידי מחקר אלקטרולוגי עם זמן העברה מסונכרן בין-ממדי, המראה היחלשות או היעדרות של המירה-סימטריה להצגה מונאורית גירוי דיבור בקשישים18. ניצול APP/PS1, אחד הדגמים הנפוצים ביותר בשימוש בעכבר19,20,21,22, בשילוב עם vivo הקלטה דו צדדית של lfps בשתי שמאל וימין M2, אנחנו ערך הערכה של למידת הספירה האפשרית ב-AD. בנוסף, עם הגדרות פרמטרים פשוטות, הפונקציה המובנית של תוכנת ניתוח נתונים (ראה טבלת החומרים) מספקת דרך מהירה וישירה יותר לנתח את הסנכרון של אותות חשמליים מבחינה מתמטית שפת תכנות מורכבת, הידידותית למתחילים עם vivo electrophysiology.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

כל בעלי החיים היו משויכים בתנאים סטנדרטיים (12 h אור/כהה, טמפרטורה קבועה, גישה חופשית למזון ולמים) על פי משרד המדע הסינית למדעי הטכנולוגיה בעלי חיים הנחיות וניסויים אושרו על ידי הוועדה האתית המקומית של אוניברסיטת גואנגג'ואו. . זהו נוהל שאינו הישרדות

הערה: עבור נתונים המוצגים בתוצאות הנציג, APP/PS1 (B6C3-Tg (APPswe PSEN1dE9) 85 Dbo/J) עכברים כפולים טרנסגניים וכפר מסוג פראי (WT) שולטת ב 3-5 חודשים של גיל, שימשו הקלטות (n = 10, לכל קבוצה).

1. הרדמה לבעלי חיים וניתוח

  1. משטר ההרדמה המאושר שלך. מועדת הטיפול בבעלי החיים המקומי
  2. לבצע זנב או לצבוט בבוהן עם מלקחיים כדי לאשר הרדמה עמוקה לפני הניתוח.
  3. הצב את העכבר במנגנון סטריאוטקאני ותקן את ראשו.
  4. להחיל משחה העין על שתי העיניים כדי לשמור לח. בצע את ההנחיות לטיפול בבעלי חיים מקומי בנוגע לחוסר כאבים מראש ולאחר הניתוח.
  5. לגלח את השיער באמצעות קוצץ כירורגי. לעשות חתך קטן (12-15 מ"מ) באמצע האזור כירורגי חשוף עם מספריים. באמצעות מלקחיים, משוך בעדינות את הקרקפת הרחק מקו האמצע.
  6. הפרידו את העור בעדינות והסירו רקמה שיורית. לנקות את הגולגולת באמצעות מימן מצופה תחמוצת כותנה ניצנים.
  7. מקדחה שני חורים קטנים של רדיוi 1.0-1.5 מ"מ בצדדים שמאל וימין של הגולגולת כדי לאפשר החדרת מיקרואלקטרודות ההקלטה לאזורים M2 תחת stereomicroscope (איור 1א).
    הערה: מיקומים סטריאוטקליים של M2 דו-ממדי: 1.94 מ"מ הקדמי אל ברז, 1.0 מ"מ לרוחב קו האמצע, ו 0.8-1.1 מ"מ והוא לתוך הדורא.
  8. הסר את מאטר דורא בזהירות עם מחט טונגסטן.
  9. משוך זכוכית בורוסיליקט-מיקרופיפטות (קוטר חיצוני: 1.0 מ"מ) מיקרואלקטרודות הקלטה עם עמידות של 1-2 MΩ.
  10. הכנס שני מיקרואלקטרודות הקלטה נפרדות מלאות 0.5 מ ' לתוך החורים באמצעות מיקרומניפולציה מכניים (ב 60 °, איור 1ב).

2. LFP הקלטות ב-M2 דו צדדי של עכברים

  1. הנמך את אלקטרודות הזכוכית השמאלית והימנית לאט לתוך הקואורדינטות המתאימות של M2 דו-ממדי (איור 1ג).
  2. עבור בקרת איכות, לבדוק את ההתנגדות של כל אלקטרודה באמצעות המגבר ההפרש לפני לכידת LFPs.
  3. הגדר את תהליך ההקלטה ב 0.1 Hz high-pass ו 1,000 הרץ נמוך לעבור עם 1, 000x הגברה.
  4. איסוף נתונים סרוקים LFP גולמיים של לפחות 60 s פעילויות ספונטניות במצב יציב, עם עכברים נושמים באופן שווה בקצב הנשימה של 2 נשימות לשנייה תחת הרדמה.
  5. לאחר ההקלטה, להרים לאט את האלקטרודות מהמוח, ואז המתת החסד של העכברים על ידי נקע בצוואר הרחם.
  6. שמור את הנתונים ונתח באופן לא מקוון.

3. ניתוח מתאם צולב

  1. לחץ על ניתוח-מתאם צורת גל בתוכנת הניתוח ויבא את הנתונים.
  2. הגדרות פרמטר
    1. הגדר אות ערוץ אחד בצורת גל כערוץ הראשון והשני כהפניה. הגדר רוחב כ-2 והיסט כ-1 (איור 2א).
    2. הגדר את משך הזמן של שני LFPs עבור 100 s על-ידי בחירה בשעת ההתחלה ובשעת הסיום. לחץ על לחצן התהליך כדי לבצע ניתוח מתאם חוצה (איור 2ב).
      הערה: אותות דו-צדדיים בו עם משכים כאלה יהיו ארוכים מספיק כדי להציג פעילויות ספונטניות באופן עצבי, ובכך לחשוף את המאפיינים הבסיסיים של סנכרון.
  3. לחץ על קובץ-ייצוא בשם, ולאחר מכן שמור את תוצאות מתאם מקושרות המתאימות לתרשים המוקפץ המתקבל בתבנית. txt.
  4. פתח את קובץ ה-. txt (איור 2ג), הסר את ערכי המתאם בזמן פערים נע 0 ± 0.01 s (מכיוון ששני גלי גמא רציפים יש לפחות מרווח של 0.01 s), ולאחר מכן הממוצע את שאר נתוני מתאם החוצה בחלק השלילי בזמן שלילי או ממוצע את שאר נתוני המתאם החוצה בחלק החיובי של זמן ההשהיה.

4. אנליזה קוהרנטית

  1. יבא והפעל את הנתונים בתוכנת הניתוח.
  2. הקצה את שני האותות LFP להיות הערוצים הראשון והשני בצורת גל בנפרד. לאחר מכן הגדר את ערך גודל הבלוק (איור 3א).
    הערה: גודל הבלוק משמעו את מספר נקודות הנתונים המשמשות ב-FFT. ככל שגודל הבלוק גדול יותר, כך ייטב רזולוציית התדירות. כאן אנו ממליצים להגדיר את זה כ 4096.
  3. הזז את הקווים המנוקדים באופן ידני כדי לוודא שדיוק הזמן עבור אותות בשני הערוצים מוגדר כאותה תקופה (איור 3ב). לחצו על הלחצן ' הוסף אזור ' כדי לטעון את האזור ולבצע ניתוח קוהרנטיות.
  4. לחץ על קובץ שמירה בשם כדי לשמור את התוצאות קוהרנטיות המתאימות לתרשים המוקפץ המתקבל בתבנית. txt (איור 3ב).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

כדי לראות אם מוקדם לפתולוגיה של AD פוגע בקיבולת של החצי הכדור המחצית, ערכנו הקלטות lfp דו צדדיות בשמאל ובימין M2 של APP/PS1 עכברים ו-WT שולטת (בגילאי 3-5 חודשים), וניתח את הקורלציה הצולבת של אלה שמאל ו ימין LFPs. בעכברים WT, התוצאות הראו כי הקורלציה מתכוון בין שמאל לימין LFPs בזמן חיובי lfps שונה באופן משמעותי מזה בזמן lfps שלילית, המפקרת את קיומו של אסימטריות המיספרה באזורים M2 של שולטת WT (איור 4 סי; WT-חיובי, 0.08161 ± 0.01246; WT-שלילי, 0.0206 ± 0.01218; p = 4.74531 E-4 < 0.001 על ידי מבחן t2 לדוגמה). לעומת זאת, השמאלי והימני LFPs של העכבר APP/PS1 הראה מסונכרן גבוה יותר בתחום הזמן, מציע הפחתה של סימטריה בין השמאל והימני M2 (איור 4ג; APP/PS1-חיובית, 0.13336 ± 0.0105 APP/PS1-שלילי, 0.12635 ± 0.01066; p = 0.64157 > 0.05 על ידי מבחן t2 לדוגמה).

לאחר מכן סיננת תנודות גמא מ-LFPs (איור 5א) וביצעו ניתוח קוהרנטיות כמתואר בפרוטוקול כדי למדוד את הדמיון של אותות חשמליים בטווח תדר גאמא. התוצאה הראתה כי הגמא קוהרנטית בין שמאל לימין M2 ב-APP/PS1 היה גבוה באופן משמעותי מאשר בעכברים WT (איור 5B, C; WT, 0.13267 ± 0.00598; APP/PS1, 0.17078 ± 0.0072; p = 0.00550 < 0.01 על ידי שני מבחן t-test), המציין סנכרון גבוה יותר, וכתוצאה מכך מופחת, בין השמאל לימין M2 ב-APP/PS1 עכברים.

Figure 1
איור 1 : תרשים של הליך ההקלטה הסימולטני של LFP. (A) עכבר סטריאוטקאית עם הגולגולת נחשף ו דורא מאטר הוסרו עבור בהקלטה Vivo דו-צדדיים של lfps ב M2 שמאל וימין. (ב) שתי מיקרואלקטרודות זכוכית במגע עם משטח קליפת האדמה בחור קדח בו זמנית. (ג) הקלטת מיקרואלקטרודות יחד עם חוטי Ag/agcl כאלקטרודות התייחסות הממוקמות באתרים המתאימים. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 2
איור 2 : איור של ניתוח מתאם חוצה. (א) הגדרות עבור תיבת הדו מתאם צורת גל. זה מספק אפשרויות לבחירת איזה ערוץ צורת גל הוא ההפניה ולניתוח הקורלציה של שני אותות. (ב) תיבת הדו ' תהליך '. זה מספק אפשרויות לקביעת אורך הזמן של ההפניה בצורת גל והמשך של צורת גל אחרת יצורפו. הניתוח נעשה רק עבור אזורי נתונים בהם קיימים ערוצי צורת גל. (ג) לדוגמה, קובץ txt עם ערכים של מתאם חוצה בטווחי זמן שליליים וחיוביים להשהיה בנפרד עבור סטטיסטיקות. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 3
איור 3 : איור של ניתוח קוהרנטיות. (A) עבור תיבת הדו קוהרנטיות, הגדרות פרמטר. גודל הבלוק קובע את מספר נקודות הנתונים המשמשות בניתוח ופתרון התדירות. (ב) הקווים המנוקדים מתכווננים כדי שאופרטור יזוז באופן ידני כדי להגדיר את משך האותות לניתוח. (ג) לאחר שהתוכנה יצרה תרשים, לחץ על קובץ-שמירה בשם כדי לשמור את התוצאות העקביות כקובץ בעל סיומת שם קובץ. txt. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 4
איור 4 : המתאם החוצה מציין את האונה הנגדית שנדחתה בין שמאל לימין M2 של APP/PS1 עכברים. (א) מייצג שרידים גולמיים של lfps נרשם בו זמנית ב-M2 דו-צדדיים של WT ו-APP/PS1 עכברים באמצעות שיטת הקלטה לחילוץ (L: שמאל M2; R: ימין M2). (ב) עקומת המתאם הצולב מראה קורלציה של אותות lfp דו-צדדיים בזמן שונה. (ג) בין שמאל לימין M2, שולט WT הראה ערך מיתאם גבוה באופן משמעותי בטווחי השהיה של זמן חיובי מאשר אלה שליליים. לעומת זאת, הערך הבין-מיתאם של עכברים APP/PS1 יש דמיון, המציין ירידה של סימטריה (n = 10, לכל קבוצה). Value מייצג את השגיאה הסטנדרטית ± של הממוצע. p < 0.001; שני. מבחן טילדוגמא אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 5
איור 5 : קוהרנטיות של הגמא תנודות בין שמאל לימין M2 של WT ו-APP/PS1 עכברים. (א) שרידים של מייצגים הגמא מסוננים מ lfps ב M2 שמאל וימין. (ב) התפלגות קוהרנטית בין lfps המוקלטת בו זמנית ב-M2 דו-ממדי. PS1 האפליקציה/עכברים שונים במידה רבה מהפקדים WT בטווח תדר גמא. (ג) הקוהרנטיות בין תנודות גמא של M2 דו-ממדי ב
PS1 עכברים האפליקציה גבוהה באופן משמעותי מאשר שולטת WT (n = 10, לכל קבוצה). Value מייצג את השגיאה הסטנדרטית ± של הממוצע. * *, p < 0.01; שני. מבחן טילדוגמא אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

אנו מדווחים כאן על ההליך בהקלטה vivo דו-צדדיים דו צדדית, יחד עם ניתוח הסנכרון של אותות lfp באזור כפול, שהוא גמיש וקל לנהל להערכת המוח האונה הסופי, כמו גם ה קישוריות, כיוון או צימוד בין פעילות עצבית של שני אזורי מוח. זה יכול לשמש רבות כדי לחשוף לא רק פעילויות נוירואליות, אלא גם כמה מאפיינים בסיסיים של אלקטרופיזיולוגיה בין-אזורית, במיוחד עבור מעבדות אשר מעוניינים לבצע סינון פעילויות או מעבדות אשר אין להם מערכות עבור הקלטה מרובת ערוצים. בחיות מתנהגות23

באופן כללי, שורה של טכניקות לניטור פעילות המוח, כולל אלקטרונצלוגרפיה (EEG), מגנטונצגרפיה (מג), ודימות תהודה מגנטית פונקציונלית (fMRI). לשיטות כאלה יש הפרדה נמוכה יחסית ורזולוציה מרחבית בהשוואה להקלטות שהוצגו. לדוגמה, EEG הוא אחד המכשירים הוותיקים ביותר והנמכרים ביותר עבור חקירת פעילות מועלת של המוח. למרות שיש מחקרים באמצעות "צפיפות גבוהה" EEG בחופשיות נע מכרסמים כדי לשפר את הפתרון המרחבי מספיק24,25,26, הגולגולת תמיד מייצר רעש יותר ובכך מפחית את האות לרעש היחס של תנודה הגמא הקורטיקלית, במיוחד עבור עכברים בגודל קטן. השיטה שלנו עם מיקרואלקטרודות זכוכית יהיה בחירה טובה כדי למנוע חוקרים מ "רעש מעוות" מאז microelectrodes ניתן להוסיף לתוך מבנה המוח ישירות. יתר על כן, ההקלטה הזכוכית השימוש כאן הם זולים, יכולת תמרון מאוד, ניתן להחיל כדי לחקור אזורים המוח עמוק יותר לא מוגבל לאזורים הקורטיקלית.

יש לשלם תשומת לב מקרוב לפרטים הבאים. ראשית, חובה לבצע הרדמה באופן מבוסס על משקל הגוף, כדי לבדוק את עומק ההרדמה לפי שעה. הסיבה לכך היא שהמצב הפיזיולוגי של העכבר ממלא תפקיד חשוב באיכות ה-lfp המוקלטת, וכל תנועה של האתרים המפנים הנגרמים על ידי, למשל, התעוררות פתאומית של החיה, יכול ליצור רעש ברקע אלקטרולוגי ש הפחת את הזמינות. שנית, בגלל התנגדות microelectrode משתנה עם הצורה והקוטר של הקצה הזכוכית של הצנרת, החימום חייב להיות מותאם בקפידה בתוך טווח העכבה המתאימה בעת משיכת מיקרואלקטרודות. כפי שמתואר קודם לכן בסעיף הפרוטוקול, מצאנו כי אלקטרודות עם עכבה נע בין 1 ל 2 MΩ שנתפסו גבוה מוסמך בתחום הפעילות הקורטיקלית.

תנודות גמא משקפות את הסנכרון העצבי של אזורי מוח שונים כאשר בעלי חיים עוסקים בלמידה או בגירוי-משימות שונות27,28,29. הסנכרון של הלהקה גמא מודולטיות במהירות כדי להפעיל את הנוירונים פוסט-סינפטית ביעילות30. ראוי לציין, כי למרות תנודה גמא הוגדרה במחקר הנוכחי כפעילות מנדנוד עם תדירות בטווח 25-80 Hz כפי שמוצג על ידי כמה קבוצות28,31,32, יש מחקרים ש תארו 30-70 hz כגמא נמוכה ו 70-100 הרץ כמו גמא הגבוה33,34,35. ללא קשר להגדרה, העקרונות לניתוח נתונים נותרים דומים. בעיבוד אותות, התאמה מקושרת משמשת לקביעת העיכוב בזמן בין אותות חשמליים של שני אזורי מוח36. עבור אותות בתנאי גירוי, המשכים שנבחרו לניתוח מתאם חוצה יכולים להיות קצרים יותר37.

למרות שיש מגבלות בשימוש הקלטה LFP להערכת פעילויות עצביות; למשל, זה לא יכול להבדיל בין הפעילות טרום לאחר הסינפטית או לגלות פוטנציאל קרום מנוחה של הנוירונים שנרשמו23, הגישה הציגה כאן משמש כלי שימושי למדידת פעילויות של קבוצה של נוירונים מאזורי מוח שונים של עכברים, המאפשר חקירה של קישוריות פונקציונלית באזור המוח וצימוד אותות חשמליים לפני ואחרי עירוי הסמים.

מספר הסברים הוצעו עבור הופעתה של המירה סימטריה, למשל, סימטריה משפר את היכולת של האדם לבצע שתי משימות שונות באותו זמן38; או א-סימטריה מגבירה את יכולת העצבים, מניעת כפילות מיותרת של רשתות עצביות39; או שני תהליכים קוגניטיביים שונים עשויים להתבצע ביתר קלות במקביל אם הם מואמים להמיאונות השונות40. ההנחה של חצי הכדור המחצית היא לספק יתרונות קוגניטיביים, אבל זה משתנה עם גיל12,41. לימודי דימות מוחי הוכיחו בעקביות כי הפעלה פרונטלית נוטה להיות פחות מחוץ לגיל המבוגר יותר מאשר אצל אנשים צעירים42,43. מטופלים עם שינויים פתולוגיים חד צדדיים או דו-צדדיים מפתחים מומים מוחית, כולל הקשר עם שכחה, תגובות איטיות לגירוי קולי וירידה קוגניטיבית11,44. הבחנו, במחקר הנוכחי, רמת שיבשו של חצי הכדור המחצית השמאלי בין ימין M2 שמאל של העכבר APP/PS1 ב 3-5 חודשים, אשר היא תקופה שבה עכברים כאלה לא לצבור התצהיר לכאורה של לוחיות עמילואיד ביתא45, 46, רומז כי רעילות הנגרמת על ידי עמילואיד ביתא מסיסים עשוי לתרום, לפחות בין השאר, כדי האונה הקורטיקלית בחצי הכדור הצפוני, אשר יכול להאיץ את הידרדרות המוח ב פתוגנזה לספירה16, 47.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

. למחברים אין מה לגלות

Acknowledgments

עבודה זו הייתה נתמכת על ידי מענקים מן הקרן הלאומית למדע הטבע של סין (31771219, 31871170), חטיבת המדע והטכנולוגיה של גואנג-דונג (2013KJCX0054), ואת הקרן המדע הטבעי של פרובינצית גואנג-דונג (2014A030313418, 2014A030313440).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Goedert, M., Spillantini, M. G. A century of Alzheimer's disease. Science. 314 (5800), 777-781 (2006).
  2. Perrin, R. J., Fagan, A. M., Holtzman, D. M. Multimodal techniques for diagnosis and prognosis of Alzheimer's disease. Nature. 461 (7266), 916-922 (2009).
  3. Cummings, B. J., Pike, C. J., Shankle, R., Cotman, C. W. Beta-amyloid deposition and other measures of neuropathology predict cognitive status in Alzheimer's disease. Neurobiology of aging. 17 (6), 921-933 (1996).
  4. Gordon, M. N., et al. Correlation between cognitive deficits and Abeta deposits in transgenic APP+PS1 mice. Neurobiology of aging. 22 (3), 377-385 (2001).
  5. Fitzpatrick, A. W. P., et al. Cryo-EM structures of tau filaments from Alzheimer's disease. Nature. 547 (7662), 185-190 (2017).
  6. Shankar, G. M., et al. Amyloid-beta protein dimers isolated directly from Alzheimer's brains impair synaptic plasticity and memory. Nature medicine. 14 (8), 837-842 (2008).
  7. Buchman, A. S., Bennett, D. A. Loss of motor function in preclinical Alzheimer's disease. Expert review of neurotherapeutics. 11 (5), 665-676 (2011).
  8. Arnold, S. E., Hyman, B. T., Flory, J., Damasio, A. R., Van Hoesen, G. W. The topographical and neuroanatomical distribution of neurofibrillary tangles and neuritic plaques in the cerebral cortex of patients with Alzheimer's disease. Cerebral cortex. 1 (1), New York, N.Y. 103-116 (1991).
  9. Giannakopoulos, P., Hof, P. R., Michel, J. P., Guimon, J., Bouras, C. Cerebral cortex pathology in aging and Alzheimer's disease: a quantitative survey of large hospital-based geriatric and psychiatric cohorts. Brain research. Brain research reviews. 25 (2), 217-245 (1997).
  10. Renteria, M. E. Cerebral asymmetry: a quantitative, multifactorial, and plastic brain phenotype. Twin research and human genetics : the official journal of the International Society for Twin Studies. 15 (3), 401-413 (2012).
  11. Derflinger, S., et al. Grey-matter atrophy in Alzheimer's disease is asymmetric but not lateralized. Journal of Alzheimer's disease : JAD. 25 (2), 347-357 (2011).
  12. Abdul Manan, H., Yusoff, A. N., Franz, E. A., Sarah Mukari, S. Z. Early and Late Shift of Brain Laterality in STG, HG, and Cerebellum with Normal Aging during a Short-Term Memory Task. ISRN neurology. 2013, 892072 (2013).
  13. Kim, S. G., et al. Functional magnetic resonance imaging of motor cortex: hemispheric asymmetry and handedness. Science. 261 (5121), 615-617 (1993).
  14. Bartolomeo, P., D'Erme, P., Perri, R., Gainotti, G. Perception and action in hemispatial neglect. Neuropsychologia. 36 (3), 227-237 (1998).
  15. Bartolomeo, P., et al. Right-side neglect in Alzheimer's disease. Neurology. 51 (4), 1207-1209 (1998).
  16. Thompson, P. M., et al. Tracking Alzheimer's disease. Annals of the New York Academy of Sciences. 1097, 183-214 (2007).
  17. Cabeza, R., Anderson, N. D., Locantore, J. K., McIntosh, A. R. Aging gracefully: compensatory brain activity in high-performing older adults. NeuroImage. 17 (3), 1394-1402 (2002).
  18. Bellis, T. J., Nicol, T., Kraus, N. Aging affects hemispheric asymmetry in the neural representation of speech sounds. The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience. 20 (2), 791-797 (2000).
  19. Jankowsky, J. L., et al. Co-expression of multiple transgenes in mouse CNS: a comparison of strategies. Biomolecular engineering. 17 (6), 157-165 (2001).
  20. Venegas, C., et al. Microglia-derived ASC specks cross-seed amyloid-beta in Alzheimer's disease. Nature. 552 (7685), 355-361 (2017).
  21. Busche, M. A., et al. Tau impairs neural circuits, dominating amyloid-beta effects, in Alzheimer models in vivo. Nat Neurosci. 22 (1), 57-64 (2019).
  22. Velazquez, R., et al. Maternal choline supplementation ameliorates Alzheimer's disease pathology by reducing brain homocysteine levels across multiple generations. Molecular Psychiatry. , (2019).
  23. Huo, Q., et al. Prefrontal Cortical GABAergic Dysfunction Contributes to Aberrant UP-State Duration in APP Knockout Mice. Cerebral Cortex. 27 (8), 4060-4072 (2017).
  24. Palop, J. J., et al. Aberrant excitatory neuronal activity and compensatory remodeling of inhibitory hippocampal circuits in mouse models of Alzheimer's disease. Neuron. 55 (5), 697-711 (2007).
  25. Ang, G., et al. Absent sleep EEG spindle activity in GluA1 (Gria1) knockout mice: relevance to neuropsychiatric disorders. Translational Psychiatry. 8 (1), 154 (2018).
  26. Funk, C. M., Honjoh, S., Rodriguez, A. V., Cirelli, C., Tononi, G. Local Slow Waves in Superficial Layers of Primary Cortical Areas during REM Sleep. Current Biology. 26 (3), 396-403 (2016).
  27. Gregoriou, G. G., Gotts, S. J., Zhou, H., Desimone, R. High-frequency, long-range coupling between prefrontal and visual cortex during attention. Science. 324 (5931), 1207-1210 (2009).
  28. Zheng, C., Bieri, K. W., Hsiao, Y. T., Colgin, L. L. Spatial Sequence Coding Differs during Slow and Fast Gamma Rhythms in the Hippocampus. Neuron. 89 (2), 398-408 (2016).
  29. Freeman, W. J., Holmes, M. D., West, G. A., Vanhatalo, S. Fine spatiotemporal structure of phase in human intracranial EEG. Clinical neurophysiology : official journal of the International Federation of Clinical Neurophysiology. 117 (6), 1228-1243 (2006).
  30. Fries, P. Rhythms for Cognition: Communication through Coherence. Neuron. 88 (1), 220-235 (2015).
  31. Cardin, J. A., et al. Driving fast-spiking cells induces gamma rhythm and controls sensory responses. Nature. 459 (7247), 663-667 (2009).
  32. Verret, L., et al. Inhibitory interneuron deficit links altered network activity and cognitive dysfunction in Alzheimer model. Cell. 149 (3), 708-721 (2012).
  33. Ahlbeck, J., Song, L., Chini, M., Bitzenhofer, S. H., Hanganu-Opatz, I. L. Glutamatergic drive along the septo-temporal axis of hippocampus boosts prelimbic oscillations in the neonatal mouse. Elife. 7, (2018).
  34. Spellman, T., et al. Hippocampal-prefrontal input supports spatial encoding in working memory. Nature. 522 (7556), 309-314 (2015).
  35. Vandecasteele, M., et al. Optogenetic activation of septal cholinergic neurons suppresses sharp wave ripples and enhances theta oscillations in the hippocampus. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 111 (37), 13535-13540 (2014).
  36. Seidenbecher, T., Laxmi, T. R., Stork, O., Pape, H. C. Amygdalar and hippocampal theta rhythm synchronization during fear memory retrieval. Science. 301 (5634), 846-850 (2003).
  37. Zitnik, G. A., Curtis, A. L., Wood, S. K., Arner, J., Valentino, R. J. Adolescent Social Stress Produces an Enduring Activation of the Rat Locus Coeruleus and Alters its Coherence with the Prefrontal Cortex. Neuropsychopharmacology : official publication of the American College of Neuropsychopharmacology. 41 (5), 1376-1385 (2015).
  38. Rogers, L. J., Zucca, P., Vallortigara, G. Advantages of having a lateralized brain. Proceedings. Biological sciences / The Royal Society. 271, Suppl 6 420-422 (2004).
  39. Vallortigara, G. The evolutionary psychology of left and right: costs and benefits of lateralization. Developmental psychobiology. 48 (6), 418-427 (2006).
  40. MacNeilage, P. F., Rogers, L. J., Vallortigara, G. Origins of the left, right brain. Scientific American. 301 (1), 60-67 (2009).
  41. Habas, P. A., et al. Early folding patterns and asymmetries of the normal human brain detected from in utero MRI. Cerebral cortex. 22 (1), New York, N.Y. 13-25 (2012).
  42. Dennis, N. A., Kim, H., Cabeza, R. Effects of aging on true and false memory formation: an fMRI study. Neuropsychologia. 45 (14), 3157-3166 (2007).
  43. Cabeza, R., et al. Task-independent and task-specific age effects on brain activity during working memory, visual attention and episodic retrieval. Cerebral cortex. 14 (4), New York, N.Y. 364-375 (2004).
  44. Cherbuin, N., Reglade-Meslin, C., Kumar, R., Sachdev, P., Anstey, K. J. Mild Cognitive Disorders are Associated with Different Patterns of Brain asymmetry than Normal Aging: The PATH through Life Study. Frontiers in psychiatry / Frontiers Research Foundation. 1, 11 (2010).
  45. Jankowsky, J. L., et al. Mutant presenilins specifically elevate the levels of the 42 residue beta-amyloid peptide in vivo: evidence for augmentation of a 42-specific gamma secretase. Human molecular genetics. 13 (2), 159-170 (2004).
  46. Radde, R., et al. Abeta42-driven cerebral amyloidosis in transgenic mice reveals early and robust pathology. EMBO reports. 7 (9), 940-946 (2006).
  47. Lacor, P. N., et al. Abeta oligomer-induced aberrations in synapse composition, shape, and density provide a molecular basis for loss of connectivity in Alzheimer's disease. The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience. 27 (4), 796-807 (2007).

Tags

מדעי המוח סוגיה 149 מחלת אלצהיימר מעקב אחר ב vivo electrophysiology קליפת המנוע המשני פוטנציאל שדה מקומי סנכרון
הערכה של החצי הכדור השני עם הקלטה הפוטנציאלי השדה המקומי בקליפת המנוע המשני של עכברים
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Chen, Y., Li, M., Zheng, Y., Yang,… More

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).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter