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Neuroscience

चूहे के माध्यमिक मोटर कोर्टेक्स में द्विपक्षीय स्थानीय फील्ड संभावित रिकॉर्डिंग के साथ गोलार्ध पार्श्वीकरण का मूल्यांकन

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

हम चूहों के द्विपक्षीय माध्यमिक मोटर प्रांतस्था (M2) में स्थानीय क्षेत्र क्षमता (LFP) के vivo electrophysiological रिकॉर्डिंग में मौजूद है, जो गोलार्द्ध पार्श्वीकरण का मूल्यांकन करने के लिए लागू किया जा सकता है. अध्ययन WT नियंत्रण की तुलना में एपीपी/PS1 चूहों में बाएँ और दाएँ M2 के बीच तुल्यकालन के बदल स्तर से पता चला.

Abstract

यह लेख दर्शाता है कि विवो द्विपक्षीय रिकॉर्डिंग और चूहों के cortical क्षेत्रों में स्थानीय क्षेत्र क्षमता (LFP) के विश्लेषण में दोनों के लिए विस्तृत प्रक्रियाओं, जो संभव laterality घाटे का मूल्यांकन करने के लिए उपयोगी होते हैं, के रूप में के रूप में अच्छी तरह से के लिए मस्तिष्क कनेक्टिविटी और कृन्तकों में तंत्रिका नेटवर्क गतिविधियों के युग्मन का आकलन. अल्जाइमर रोग (एडी), एक आम neurodegenerative रोग अंतर्निहित रोग तंत्र, काफी हद तक अज्ञात रहते हैं. बदल मस्तिष्क laterality उम्र बढ़ने के लोगों में प्रदर्शन किया गया है, लेकिन चाहे या नहीं असामान्य पार्श्वीकरण ई. के प्रारंभिक लक्षण में से एक है निर्धारित नहीं किया गया है. इस की जांच करने के लिए, हम 3-5 महीने पुराने विज्ञापन मॉडल चूहों में द्विपक्षीय LFPs दर्ज की गई, एपीपी / बाएँ और दाएँ माध्यमिक मोटर प्रांतस्था (M2) के LFPs, विशेष रूप से गामा बैंड में, अधिक WT नियंत्रण की तुलना में APP/PS1 चूहों में सिंक्रनाइज़ थे, इस विज्ञापन माउस मॉडल में द्विपक्षीय M2 की एक गिरावट हेमीगोलिक विषमता का सुझाव. विशेष रूप से, रिकॉर्डिंग और डेटा विश्लेषण प्रक्रियाओं लचीला और बाहर ले जाने के लिए आसान कर रहे हैं, और भी अन्य मस्तिष्क रास्ते के लिए लागू किया जा सकता है जब प्रयोगों का आयोजन है कि न्यूरॉन सर्किट पर ध्यान केंद्रित.

Introduction

अल्जाइमर रोग (एडी) मनोभ्रंश का सबसे आम रूप है1,2. एक्स्ट्रासेलुलर बीटा एमिलॉयड प्रोटीन (जेड-एमिलॉयड प्रोटीन, एजेड) निक्षेप और इंट्रासेल्यूलर न्यूरोफाइब्रिलरी उलझनें (एनएफटी) ई.3,4,5, लेकिन अंतर्निहित ई. की मुख्य रोगविशेषताएं हैं। रोगजनन काफी हद तक अस्पष्ट बना हुआ है। सेरेब्रल कॉर्टेक्स, अनुभूति और स्मृति में एक महत्वपूर्ण संरचना, ई.6में बिगड़ा हुआ है , और इस तरह के धीमी गति से चलने के रूप में मोटर घाटे, पर्यावरण नेविगेट करने में कठिनाई और चाल गड़बड़ी7उम्र बढ़ने के साथ होते हैं . एजेड जमा और neurofibrillary tangles भी premotor प्रांतस्था में मनाया गया है (पीएमसी) और पूरक मोटर क्षेत्र (SMA) ई. रोगियों में8 और संज्ञानात्मक रूप से प्रभावित पुराने वयस्कों9, एक बिगड़ा मोटर की भागीदारी का संकेत ई. रोगजनन में प्रणाली.

मस्तिष्क दो अलग मस्तिष्क गोलार्द्धों कि एक अनुदैर्घ्य विदर से विभाजित कर रहे हैं द्वारा बनाई गई है. एक स्वस्थ मस्तिष्क दोनों संरचनात्मक और कार्यात्मक विषमताओं को दर्शातीहै 10, जिसे "पार्श्वीकरण" कहा जाता है, जिससे मस्तिष्क को कई कार्यों और गतिविधियों से कुशलता से निपटने की अनुमति होती है। उम्र बढ़ने के परिणामस्वरूप संज्ञान और चलन में गिरावट आती है , साथ ही मस्तिष्क में बाद की ताश11,12में कमी आती है . बाएँ गोलार्द्ध की मोटर क्षमताओं स्वस्थ मस्तिष्क में आसानी से स्पष्ट कर रहे हैं13, लेकिन ई. मस्तिष्क aberant laterality में बाएँ cortical शोषकेसाथ जुड़े प्रभुत्व की विफलता का एक परिणाम के रूप में होता है 14, 15,16. इसलिए, विज्ञापन रोगजनन में मस्तिष्क पार्श्वीकरण के संभावित परिवर्तन की समझ और अंतर्निहित तंत्र विज्ञापन रोगजनन में नई अंतर्दृष्टि प्रदान कर सकते हैं और उपचार के लिए संभावित बायोमार्कर की पहचान कर सकते हैं।

इलेक्ट्रोफिजियोलॉजिकल माप पशुओं की न्यूरोनल गतिविधियों में परिवर्तन ों का मूल्यांकन करने का एक संवेदनशील और प्रभावी तरीका है। बड़ों में अर्धगोलीय विषमता की कमी (HAROLD)17 सिंक्रनाइज़ interhemisosphere हस्तांतरण समय के साथ इलेक्ट्रोफिजियोलॉजिकल अनुसंधान द्वारा प्रलेखित किया गया है, जो कमजोर या मोनायूरली प्रस्तुत करने के लिए अर्धगोलीय विषमता की अनुपस्थिति से पता चलता है बुजुर्ग18में भाषण उत्तेजनाओं | APP/PS1 का उपयोग, सबसे अधिक इस्तेमाल किया विज्ञापन माउस मॉडल में से एक19,20,21,22, दोनों बाएँ और दाएँ M2 में LFPs के vivo द्विपक्षीय extracellular रिकॉर्डिंग में के साथ संयोजन में, हम ई. में संभावित समानता घाटे का मूल्यांकन किया गया। इसके अलावा, सरल पैरामीटर सेटिंग्स के साथ, डेटा विश्लेषण सॉफ्टवेयर के अंतर्निहित समारोह (सामग्री की तालिकादेखें) गणितीय से विद्युत संकेतों के तुल्यकालन का विश्लेषण करने के लिए एक तेज और अधिक सरल तरीका प्रदान करता है जटिल प्रोग्रामिंग भाषा, जो विवो इलेक्ट्रोफिजियोलॉजी में शुरुआती के लिए अनुकूल है।

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Protocol

चीनी विज्ञान और प्रौद्योगिकी प्रयोगशाला पशु दिशानिर्देश मंत्रालय के अनुसार सभी जानवरों को मानक परिस्थितियों (12 एच प्रकाश/अंधेरे, निरंतर तापमान पर्यावरण, भोजन और पानी तक मुफ्त पहुंच) के तहत रखा गया था और प्रयोगों को मंजूरी दे दी गई थी। गुआंग्झू विश्वविद्यालय की स्थानीय नैतिक समिति द्वारा। यह एक गैर-सर्वेक्षण प्रक्रिया है।

नोट: प्रतिनिधि परिणामों में दिखाए गए डेटा के लिए, APP/PS1 (B6C3-Tg (APPswe, PSEN1dE9) 85Dbo/J) डबल ट्रांसजेनिक चूहों और littermate जंगली प्रकार (WT) नियंत्रण 3-5 महीने की उम्र में, रिकॉर्डिंग के लिए इस्तेमाल किया गया (एन $ 10, प्रति समूह).

1. पशु संज्ञाहरण और सर्जरी

  1. वजन और अपने स्थानीय पशु देखभाल समिति से अपने अनुमोदित संज्ञाहरण आहार द्वारा माउस anesthetize.
  2. सर्जरी से पहले गहरी संज्ञाहरण की पुष्टि करने के लिए संदंश के साथ एक पूंछ या टो चुटकी प्रदर्शन करते हैं।
  3. माउस को स्टीरियोटैक्सिक उपकरण में रखें और उसके सिर को ठीक करें।
  4. नम रखने के लिए दोनों आंखों पर आंखों का मरहम लगाएं। पूर्व और पश्चात analgesia के बारे में अपने स्थानीय पशु देखभाल दिशा निर्देशों का पालन करें.
  5. सर्जिकल क्लिपर का उपयोग कर के बाल दाढ़ी. कैंची के साथ उजागर शल्य चिकित्सा क्षेत्र के बीच में एक छोटा सा चीरा (12-15 मिमी) बनाओ. संदंश का उपयोग करके, धीरे से खोपड़ी को मिडलाइन से दूर खींच लें।
  6. त्वचा को धीरे से अलग करें और अवशिष्ट ऊतक को हटा दें। हाइड्रोजन पेरोक्साइड लेपित कपास कलियों का उपयोग कर खोपड़ी को साफ करें।
  7. खोपड़ी के दोनों बाएँ और दाएँ ओर त्रिज्या के दो छोटे छिद्रों को ड्रिल करें ताकि एक स्टीरियोमाइक्रोस्कोप के अंतर्गत एम 2 क्षेत्रों में रिकॉर्डिंग माइक्रोइलेक्ट्रोड को सम्मिलित करने की अनुमति दी जा सके (चित्र 1क)।
    नोट: द्विपक्षीय M2 के स्टीरियोटैक्सिक स्थानों: 1.94 मिमी bregma करने के लिए पूर्वकाल, मिडलाइन के लिए 1.0 मिमी पार्श्व, और 0.8-1.1 मिमी ड्यूरा करने के लिए अधर.
  8. एक टंगस्टन सुई के साथ ध्यान से ड्यूरा मेटर निकालें।
  9. 1-2 एम जेड के प्रतिरोध के साथ माइक्रोइलेक्ट्रोड रिकॉर्डिंग के रूप में ग्लास बोरोसिलिकेट माइक्रोपिपेट्स (बाहरी व्यास: 1.0 मिमी) को खींचें।
  10. यांत्रिक माइक्रोमैनिप्युलेटर का उपयोग करते हुए छिद्रों में 0ण्5 ड नाक्ल से भरे दो अलग-अलग रिकॉर्डिंग माइक्रोइलेक्ट्रोड सम्मिलित करें (60 डिग्री सेल्सियस पर, चित्र 1ठ)।

2. चूहों के द्विपक्षीय M2 में LFP रिकॉर्डिंग

  1. बायीं और दाएँ काँच के इलेक्ट्रोड ों को धीरे-धीरे द्विपक्षीय म्2 के उपयुक्त निर्देशांकों में कम करें (चित्र 1ग)।
  2. गुणवत्ता नियंत्रण के लिए, LFPs पर कब्जा करने से पहले अंतर एम्पलीफायर का उपयोग कर प्रत्येक इलेक्ट्रोड के प्रतिरोध का परीक्षण.
  3. पर रिकॉर्डिंग प्रक्रिया सेट 0.1 हर्ट्ज उच्च पास और 1,000x प्रवर्धन के साथ 1,000 हर्ट्ज कम पास.
  4. स्थिर राज्य में कम से कम 60 s सहज गतिविधियों के डिजीटल कच्चे LFP डेटा लीजिए, चूहों संज्ञाहरण के तहत प्रति सेकंड 2 सांस की एक श्वसन दर पर समान रूप से साँस लेने के साथ.
  5. रिकॉर्डिंग के बाद, धीरे धीरे मस्तिष्क से बाहर इलेक्ट्रोड बढ़ा, तो तेजी से गर्भाशय ग्रीवा अव्यवस्था से चूहों ethanize.
  6. डेटा सहेजें और ऑफ़लाइन विश्लेषण करें.

3. क्रॉस-सहसंबंध विश्लेषण

  1. विश्लेषण क्लिक करें - विश्लेषण सॉफ़्टवेयर में वेवफ़ॉर्म सहसंबंध और डेटा आयात करें.
  2. पैरामीटर सेटिंग्स
    1. पहले चैनल के रूप में एक तरंग चैनल संकेत और संदर्भ के रूप में अन्य परिभाषित करें. चौड़ाई को 2 के रूप में सेट करें और 1 के रूप में ऑफसेट करें (चित्र 2ए) .
    2. प्रारंभ समय और समाप्ति समय का चयन करके 100 s के लिए दोनों LFPs की अवधि निर्धारित करें. क्रॉस-सहसंबंध विश्लेषण करने के लिए प्रक्रिया बटन दबाएं (चित्र 2ठ)।
      नोट: इस तरह की अवधि के साथ एक साथ द्विपक्षीय संकेतों को न्यूरोनल सहज गतिविधियों को दिखाने के लिए काफी लंबा होगा, जिससे तुल्यकालन के बुनियादी गुणों का खुलासा.
  3. फ़ाइल - इस रूप में निर्यात करेंक्लिक करें, फिर .txt स्वरूप में परिणामी पॉप-अप चार्ट के संगत क्रॉस-सहसंबंध परिणाम सहेजें.
  4. .txt फ़ाइल खोलें (चित्र 2C), समय पर सहसंबंध मानों को निकाल दें 0 $ 0.01 s (क्योंकि दो सतत गामा तरंगों में कम से कम 0.01 s अंतराल है), फिर शेष क्रॉस-सहसंबंध डेटा को ऋणात्मक समय अंतराल भाग या औसत में औसत करता है धनात्मक समय अंतराल भाग में शेष परस्पर सहसंबंध डेटा।

4. सामंजस्य विश्लेषण

  1. आयात करें और विश्लेषण सॉफ़्टवेयर में डेटा चलाएँ।
  2. अलग से पहली और दूसरी तरंग चैनल होने के लिए दो LFP संकेत असाइन करें. फिर ब्लॉक आकार मान सेट करें (चित्र 3क) .
    नोट: ब्लॉक आकार FFT में इस्तेमाल किया डेटा अंक की संख्या का मतलब है। बड़ा ब्लॉक आकार, बेहतर आवृत्ति संकल्प. यहाँ हम इसे 4096 के रूप में स्थापित करने की सलाह देते हैं.
  3. दोनों चैनलों में संकेतों के लिए समय की सटीकता को समान अवधि के रूप में सेट किया जा रहा है यह सुनिश्चित करने के लिए डॉटेड रेखाओं को मैन्युअल रूप से ले जाएँ (चित्र 3ठ)। क्षेत्र लोड करने और सामंजस्य विश्लेषण करने के लिए क्षेत्र जोड़ें बटन दबाएँ.
  4. फ़ाइल क्लिक करें - .txt स्वरूप में परिणामी पॉप-अप चार्ट के संगत सामंजस्य परिणामों को सहेजने के लिए इस रूप में सहेजें (चित्र 3B).

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Representative Results

यह देखने के लिए कि क्या प्रारंभिक ई. विकृति गोलार्द्ध पार्श्वीकरण की क्षमता को बाधित करती है, हमने एपीपी/पीएस1 चूहों और डब्ल्यूटी नियंत्रण (उम्र 3-5 महीने) के बाएं और दाएं M2 में द्विपक्षीय extracellular LFP रिकॉर्डिंग का आयोजन किया, और इन बाएं के पार सहसंबंध का विश्लेषण किया और सही LFPs. WT चूहों में, परिणामों का प्रदर्शन किया है कि सकारात्मक समय lags पर छोड़ दिया और सही LFPs के बीच मतलब संबंध काफी है कि नकारात्मक समय lags पर से भिन्न है, WT नियंत्रण के M2 क्षेत्रों में अर्धगोलीय विषमताओं के अस्तित्व को फंसाने (चित्र 4 C; WT सकारात्मक, 0.08161 $ 0.01246; WT-नकारात्मक, 0.0206 $ 0.01218; p ] 4.74531E-4 और lt; 0.001 एक दो नमूना टी-परीक्षण द्वारा). तुलना में, एपीपी/PS1 चूहों के बाएँ और दाएँ LFPs समय डोमेन में सिंक्रनाइज़ उच्च दिखाया, बाएँ और दाएँ M2 के बीच विषमता की कमी का सुझाव (चित्र 4ग; APP/PS1-सकारात्मक, 0.13336 ] 0.0105 APP/PS1-नकारात्मक, 0.12635 - 0.01066; च ] 0.64157 और 0.05 एक दो नमूना टी-परीक्षण द्वारा).

फिर हमने एलएफपी से गामा दोलनों को फ़िल्टर किया (चित्र 5क) और गामा आवृत्ति श्रेणी में विद्युत संकेतों की समानता को मापने के लिए प्रोटोकॉल में वर्णित एक सामंजस्य विश्लेषण किया। परिणाम से पता चला कि APP/PS1 में बाएँ और दाएँ M2 के बीच गामा सामंजस्य WT चूहों में से काफी अधिक था (चित्र 5B,C; WT, 0.13267 $ 0.00598; ए पी पी /पीएस 1, 0.17078 - 0.0072; p $ 0.00550 और lt; 0.01 द्वारा दो नमूना t-परीक्षण, एक उच्च तुल्यकालन का संकेत है, और फलस्वरूप कम पार्श्वीकरण, एपीपी में छोड़ दिया और सही M2 के बीच APP/

Figure 1
चित्र 1 : एक साथ LFP रिकॉर्डिंग प्रक्रिया का आरेख. (ए) बाएं और दाएं एम 2 में एलएफपी की विवो द्विपक्षीय रिकॉर्डिंग में खोपड़ी उजागर और ड्यूरा मेटर के साथ स्टीरियोटैक्सिक माउस को हटा दिया गया है। (बी) छेद में कॉर्टिकल सतह के साथ संपर्क में दो कांच microelectrodes एक साथ drilled. (ग) उपयुक्त स्थलों पर तैनात संदर्भ इलेक्ट्रोडों के रूप में एजी/एगसीएल तारों के साथ माइक्रोइलेक्ट्रोड रिकॉर्ड करना। कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 2
चित्र 2 : पार सहसंबंध विश्लेषण का चित्रण. (ए) तरंग सहसंबंध संवाद बॉक्स के लिए सेटिंग्स. यह चुनने के लिए विकल्प प्रदान करता है जो तरंग चैनल संदर्भ है और दो संकेतों के सहसंबंध का विश्लेषण करने के लिए. (बी) प्रक्रिया संवाद बॉक्स. यह संदर्भ तरंग के समय की लंबाई निर्धारित करने के लिए विकल्प प्रदान करता है और किसी अन्य तरंग की अवधि जोड़ दिया जाएगा. विश्लेषण केवल उन डेटा क्षेत्रों के लिए किया जाता है जिनमें दोनों तरंग चैनल मौजूद हैं. (ग) उदाहरण .txt फ़ाइल, जिसमें ऋणात्मक और धनात्मक समय अंतराल पर परस्पर सहसंबंध के मानों के साथ आँकड़ों के लिए अलग-अलग है. कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 3
चित्र 3 : सामंजस्य विश्लेषण की मिसाल. (A) सामंजस्य संवाद बॉक्स के लिए पैरामीटर सेटिंग्स. ब्लॉक आकार विश्लेषण में उपयोग किए गए डेटा बिंदुओं और आवृत्ति रिज़ॉल्यूशन की संख्या निर्धारित करता है. (बी) डॉटेड लाइनें ऑपरेटर के लिए मैन्युअल रूप से स्थानांतरित करने के लिए विश्लेषण के लिए संकेतों की अवधि निर्धारित करने के लिए समायोज्य हैं। (C) सॉफ़्टवेयर द्वारा चार्ट बनाने के बाद, .txt फ़ाइल नाम एक्सटेंशन वाली फ़ाइल के रूप में सामंजस्य परिणामों को सहेजने के लिए इस रूप में फ़ाइल सहेजें क्लिक करें . कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 4
चित्र 4 : क्रॉस-सहसंबंध APP/PS1 चूहों के बाएँ और दाएँ M2 के बीच अस्वीकृत गोलार्द्ध विशपार्श्वीकरण इंगित करता है। (क) डब्ल्यूटी और एपीपी/पीएस1 चूहों के द्विपक्षीय M2 में एक साथ दर्ज LFPs के प्रतिनिधि कच्चे निशान extracellular रिकॉर्डिंग विधि का उपयोग कर (L: छोड़ दिया M2; आर: सही M2). (ख) क्रॉस सहसंबंध वक्र विभिन्न समय ों पर द्विपक्षीय एलएफपी संकेतों के सहसंबंध को दर्शाता है। (ग) बाएँ और दाएँ M2 के बीच, WT नियंत्रणों ने ऋणात्मक काल अंतराल श्रेणियों में प्रणात्मक ताक सीमाओं पर परस्पर सहसंबंध मान को नकारात्मक तदर्थ ताक पर काफी अधिक पाया। इसके विपरीत, APP/PS1 चूहों के क्रॉस-सहसंबंध मान में एक समानता है, जो विषमता की गिरावट का संकेत देती है (द $ 10, प्रति समूह)। मान माध्य का मान दर्शाता है - माध्य की मानक त्रुटि। पी और 0.001; दो नमूना टीपरीक्षण. कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 5
चित्र 5 : WT और APP/PS1 चूहों के बाएँ और दाएँ M2 के बीच गामा दोलनों की सहस्रता. (क) बाएँ और दाएँ M2 में LFPs से फ़िल्टर किए गए गामा दोलनों के प्रतिनिधि निशान. (ख) एक साथ द्विपक्षीय एम 2 में दर्ज एलएफपी के बीच सामंजस्य वितरण। APP/PS1 चूहों गामा आवृत्ति रेंज में WT नियंत्रण से काफी हद तक अलग हैं. (ग) में द्विपक्षीय एम 2 के गामा दोलनों के बीच सामंजस्य
APP/PS1 चूहों WT नियंत्रण की तुलना में काफी अधिक हैं (एन $ 10, प्रति समूह). मान माध्य का मान दर्शाता है - माध्य की मानक त्रुटि। **, पी एंड टी; 0.01; दो नमूना टीपरीक्षण. कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

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Discussion

हम यहाँ vivo द्विपक्षीय extracellular रिकॉर्डिंग में के लिए प्रक्रिया की रिपोर्ट, दोहरी क्षेत्र LFP संकेतों के तुल्यकालन का विश्लेषण करने के साथ, जो दोनों लचीला और मस्तिष्क गोलार्द्ध पार्श्वीकरण का आकलन करने के लिए आचरण करने के लिए आसान है, साथ ही दो मस्तिष्क क्षेत्रों की तंत्रिका गतिविधियों के बीच कनेक्टिविटी, दिशात्मकता या युग्मन। यह व्यापक रूप से न केवल समूह-neuronal गतिविधियों प्रकट करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है, लेकिन यह भी अंतरक्षेत्रीय इलेक्ट्रोफिजियोलॉजी के कुछ बुनियादी गुण, विशेष रूप से प्रयोगशालाओं के लिए जो दोलन गतिविधियों या प्रयोगशालाओं जो सिस्टम के लिए नहीं है स्क्रीनिंग में रुचि रखते हैं जानवरों के व्यवहार में मल्टी चैनल रिकॉर्डिंग23|

सामान्य तौर पर, मस्तिष्क की गतिविधियों पर नजर रखने के लिए तकनीकों की एक श्रृंखला उपलब्ध है, जिसमें इलेक्ट्रोएन्सेफेलोग्राफी (ईईजी), मैग्नेटोएन्सेफेलोग्राफी (एमईजी), और कार्यात्मक चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एफएमआरआई) शामिल हैं। इस तरह के तरीकों हमारे प्रस्तुत रिकॉर्डिंग के साथ तुलना में अपेक्षाकृत कम लौकिक और स्थानिक संकल्प है. उदाहरण के लिए, ईईजी मस्तिष्क की extracellular गतिविधि की जांच के लिए सबसे पुराना और सबसे व्यावसायिक रूप से उपलब्ध उपकरणों में से एक है. हालांकि अपर्याप्त स्थानिक संकल्प में सुधार करने के लिए स्वतंत्र रूप से चलती कृन्तकों में "उच्च घनत्व" ईईजी का उपयोग कर अध्ययन कर रहे हैं24,25,26, खोपड़ी हमेशा अधिक शोर उत्पन्न करता है और इस तरह संकेत करने के लिए शोर कम कर देता है विशेष रूप से छोटे आकार के चूहों के लिए cortical गामा दोलन का अनुपात. कांच microelectrodes के साथ हमारी विधि एक अच्छा विकल्प है कि से शोधकर्ताओं को रोकने के लिए होगा "विरूपण शोर" microelectrodes के बाद से सीधे मस्तिष्क संरचना में डाला जा सकता है. इसके अलावा, रिकॉर्डिंग ग्लास pipettes यहाँ इस्तेमाल किया सस्ती, अत्यधिक maneuverable हैं, और cortical क्षेत्रों तक ही सीमित नहीं गहरे मस्तिष्क क्षेत्रों का पता लगाने के लिए लागू किया जा सकता है.

निम्नलिखित पर ध्यान दिया जाना चाहिए। सबसे पहले, यह सख्ती से शरीर के वजन के आधार पर संज्ञाहरण बाहर ले जाने के लिए अनिवार्य है, और संज्ञाहरण प्रति घंटा की गहराई का परीक्षण करने के लिए। इसका कारण यह है माउस की शारीरिक राज्य दर्ज की गई LFP की गुणवत्ता में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, और संदर्भित साइटों के किसी भी आंदोलन की वजह से, उदाहरण के लिए, जानवर की अचानक जागृति, पृष्ठभूमि electrophysiological शोर उत्पन्न कर सकता है कि उपलब्धता में कमी आएगी। दूसरा, क्योंकि microelectrode प्रतिरोध आकार और कांच पाइपेट टिप के व्यास के साथ बदलता है, हीटिंग ध्यान से उचित प्रतिबाधा के लिए सीमा के भीतर समायोजित किया जाना चाहिए जब microelectrodes खींच. जैसा कि प्रोटोकॉल अनुभाग में पहले बताया गया है, हमने पाया कि 1 से 2 म तक प्रतिबाधा के साथ इलेक्ट्रोड उच्च गुण वाले कॉर्टिकल दोलनात्मक क्रियाएँ कैप्चर किए गए थे।

गामा दोलनविभिन्न मस्तिष्क क्षेत्रों के तंत्रिका तुल्यकालन को प्रतिबिंबित करते हैं जब जानवर सीखने या उत्तेजना-क्यूड कार्यों में लगे हुए हैं27,28,29. गामा-बैंड के तुल्यकालन तेजी से उत्तेजना modulates पदों को सक्रिय करने के लिए न्यूरॉन्स प्रभावी ढंग से30. यह ध्यान देने योग्य बात है कि यद्यपि गामा दोलन को वर्तमान अध्ययन में श्रेणी 25-80 भ्भ् में आवृत्ति के साथ दोलन ात्मक गतिविधि के रूप में परिभाषित किया गया था, जैसा कि कई समूहों द्वारा दर्शाए गएहैं 28,31,32, अध्ययन हैं कि 30-70 हर्ट्ज को कम गामा और 70-100 हर्ट्ज को उच्च गामा33,34,35के रूप में वर्णन करें . परिभाषा के बावजूद, डेटा विश्लेषण के लिए सिद्धांत समान रहते हैं. संकेत प्रक्रमण में, परस्पर सहसंबंध का प्रयोग दो मस्तिष्क क्षेत्रोंकेविद्युत संकेतों के बीच समय की देरी का निर्धारण करने के लिए किया जाता है। उत्तेजना शर्तों के तहत संकेतों के लिए, क्रॉस-सहसंबंध विश्लेषण के लिए चयनितअवधि37कम हो सकती है।

हालांकि तंत्रिका गतिविधियों के मूल्यांकन के लिए LFP रिकॉर्डिंग के उपयोग में सीमाएं हैं; उदाहरण के लिए, यह न तो पूर्व और बाद synaptic गतिविधियों के बीच भेद कर सकते हैं और न ही23दर्ज न्यूरॉन्स के आराम झिल्ली क्षमता का पता लगाने , दृष्टिकोण यहाँ शुरू की एक समूह की गतिविधियों की माप के लिए एक उपयोगी उपकरण के रूप में कार्य करता है चूहों के विभिन्न मस्तिष्क क्षेत्रों से न्यूरॉन्स, मस्तिष्क क्षेत्र कार्यात्मक कनेक्टिविटी की जांच और दवा जलसेक से पहले और बाद में विद्युत संकेतों के युग्मन की अनुमति.

अर्धगोलीय विषमता के उद्भव के लिए कई स्पष्टीकरण प्रस्तावित किए गए हैं, उदाहरण के लिए, विषमता एक ही समयमेंदो अलग-अलग कार्य करने की व्यक्ति की क्षमता को बढ़ाती है; या विषमता तंत्रिका क्षमता बढ़ जाती है, तंत्रिका नेटवर्क39के अनावश्यक दोहराव से बचने; या दो विभिन्न संज्ञानात्मक प्रक्रियाओं और अधिक आसानी से एक साथ प्रदर्शन किया जा सकता है अगर वे विभिन्न गोलार्द्धों के लिए पार्श्वीकृत कर रहे हैं40. गोलार्ध पार्श्वीकरण संज्ञानात्मक लाभ प्रदान करने के लिए माना जाता है, लेकिन यह उम्र के साथ बदलताहै 12,41. न्यूरोइमेजिंग अध्ययनों से लगातार पता चला है कि पूर्वाचल सक्रियण छोटे व्यक्तियों की तुलना में वृद्ध वयस्कों में कम पार्श्वीकृत हो जाता है42,43. ई. रोगियों में प्रारंभिक एकपक्षीय या द्विपक्षीय रोग संबंधी परिवर्तन होते हैं, जिनमें भुलक्कड़पन के साथ संबद्ध पार्श्वीकरण, ध्वनि उत्तेजना और संज्ञानात्मक गिरावट11,44के साथ संबद्ध होने सहित मस्तिष्क असामान्यताओं का विकास होता है . हमने देखा, वर्तमान अध्ययन में, 3-5 महीनों में एपीपी/पीएस 1 चूहों के बाएं और दाएं M2 के बीच गोलार्द्ध पार्श्वीकरण काएक बाधित स्तर, जो वह अवधि है जब ऐसे चूहों बीटा एमिलॉयड प्लेक 45 के स्पष्ट जमाव को समग्र नहीं करतेहैं, 46, जिसका अर्थ है कि घुलनशील बीटा एमिलॉयड ओलिगोमर्स द्वारा प्रेरित विषाक्तता योगदान कर सकते हैं, कम से कम भाग में, aberant cortical गोलार्द्ध पार्श्वीकरण के लिए, जो विज्ञापन रोगजनन में मस्तिष्क की गिरावट में तेजी लाने सकताहै 16, 47.

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Disclosures

लेखकों को खुलासा करने के लिए कुछ भी नहीं है.

Acknowledgments

यह काम चीन के राष्ट्रीय प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन (31771219, 31871170), गुआंग्डोंग के विज्ञान और प्रौद्योगिकी प्रभाग (2013KJCX0054) और गुआंग्डोंग प्रांत के प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन (2014A030313418) से अनुदान द्वारा समर्थित किया गया था 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).
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तंत्रिका विज्ञान अंक 149 अल्जाइमर रोग पार्श्वीकरण विवो इलेक्ट्रोफिजियोलॉजी में माध्यमिक मोटर प्रांतस्था स्थानीय क्षेत्र क्षमता तुल्यकालन
चूहे के माध्यमिक मोटर कोर्टेक्स में द्विपक्षीय स्थानीय फील्ड संभावित रिकॉर्डिंग के साथ गोलार्ध पार्श्वीकरण का मूल्यांकन
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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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