Fareler Ikincil motor korteks bilateral lokal saha potansiyel kayıt ile Yarımküre lateralizasyon değerlendirilmesi
31 Temmuz 2019
Biz iki taraflı ikincil motor korteks (m2) fareler, Yarımküre lateralizasyonu değerlendirmek için uygulanabilir yerel alan potansiyeli (LFP) içinde vivo elektrofizyolojik kayıt sunuyoruz. Çalışmada WT kontrolleri ile karşılaştırıldığında APP/PS1 fareler sol ve sağ m2 arasında senkronizasyon değişen seviyeleri ortaya çıktı.
Bu teknik, hemisfer lateralizasyonu için bölgelerarası elektrofizyolojinin bazı temel özelliklerini gözden geçirmek için kullanılabilir, ayrıca bağlantı, yönlülük ve bağlantı. Elektrofizyolojik ölçüm hayvanlarda, nöronal aktivitelerde hassas ve etkili bir değerlendirme yöntemidir. Bu protokol, elektrik sinyallerinin senkronizasyonuna uyum sağlamak için daha iyi bir yol sağlar.
Alzheimer hastalığı patogenezolası değişmiş beyin lateralizasyonu altta yatan mekanizmanın anlaşılması, Alzheimer tedavisi için potansiyel biyobelirteçler içine yeni anlayışlar sağlayabilir. Ameliyattan önce, forseps ile bir kuyruk veya parmak sıkışması yaparak farenin anestezi derinliğini onaylayın. Ardından fareyi stereotaksik aygıta yerleştirin ve kafasını düzeltin.
Onları nemli tutmak için her iki göze merhem uygulayın. Sonra, kafa tıraş ve bölgeyi sterilize. Tıraş lı alanın ortasında, 12 ila 15 milimetrelik küçük bir kesi yapın.
Forceps kullanarak, kafa derisini yavaşça orta hattan çekin. Daha sonra, yavaşça deri ayrı ve artık doku kaldırın. Hidrojen peroksit kaplı pamuk tomurcukları kullanarak kafatasıtemiz.
Stereo mikroskop altında, kafatasının hem sol hem de sağ taraflarında, bir ila 1,5 milimetre lik yarıçaptan oluşan iki küçük delik açarak, kayıt mikroelektrotlarının M2 bölgelerine yerleştirilebilmesine izin verin. Dikkatle bir tungsten iğne ile dura mater çıkarın. Daha sonra, mekanik mikromanipülörler kullanarak, 60 derecelik bir açıyla deliklere 0,5 molar sodyum klorür dolu iki ayrı kayıt mikroelektrotları yerleştirin.
LFP kaydı için, sol ve sağ cam elektrotları yavaşça M2 koordinatlarına indirin. Kalite kontrol için, diferansiyel amplifikatör kullanarak her elektrotun direncini test edin. Daha sonra, kayıt işlemini 0,1 hertz yüksek geçiş ve 1000 hertz düşük geçiş, 1000 kez amplifikasyon ile ayarlayın.
Fare anestezi altında saniyede iki nefeste eşit nefes alınarak, en az 60 saniye boyunca, kararlı durumda sayısallaştırılmış ham LFP verilerini toplayın. Kayıt tan sonra, yavaşça beyinden elektrotlar yükseltmek. Analiz yazılımıyla verileri kaydedin ve çevrimdışı analiz edin.
Çapraz korelasyon çözümlemesi gerçekleştirmek için, analiz yazılımında, analize tıklayın, sonra dalga formu korelasyonve verileri içe aktarın. Ardından, bir dalga formu kanal sinyalini ilk kanal, diğerini de referans olarak atayın. Genişliği iki olarak ayarlayın ve bir olarak ofset.
Daha sonra, başlangıç saatini ve bitiş saatini seçerek her iki LLP'nin süresini 100 saniyeye ayarlayın. Ardından, çapraz korelasyon çözümlemesi yapmak için işlem düğmesine basın. Dosyayı tıklatın, dışa aktarın ve ardından metin biçiminde ortaya çıkan açılır tabloya karşılık gelen çapraz korelasyon sonuçlarını kaydedin.
Daha sonra, sıfır artı ve eksi 01 saniye aralıklı zaman gecikmelerinde korelasyon değerlerini kaldırın ve çapraz korelasyon verilerinin geri kalanıyla ilgilenin. Tutarlılık çözümlemesi gerçekleştirmek için, analiz yazılımındaki verileri çalıştırın. Ardından, iki LFP sinyallerini birinci ve ikinci dalga formu kanalları olarak düzenleyin ve blok boyut değerini 4096 olarak ayarlayın.
Blok boyutu, gerçek dönüşüm için ilk kullanılan veri noktalarının sayısı anlamına gelir. Blok boyutu ne kadar büyükse, frekans çözünürlüğü de o kadar iyi. Her iki kanaldaki sinyallerin zaman doğruluğunun aynı dönem olarak ayarlandığından emin olmak için noktalı çizgileri el ile taşıyın.
Alanı yüklemek ve tutarlılık çözümlemesi yapmak için alan ekle düğmesine basın. Daha sonra dosyayı tıklatın ve metin biçiminde ortaya çıkan açılır grafik karşılık gelen tutarlılık sonuçlarını kaydetmek için olarak kaydedin. Erken Alzheimer hastalığı patolojisinin hemisfer lateralizasyon kapasitesini bozup bozmadığını görmek için APP/PS1 farelerin ve yabani tip kontrollerin sol ve sağ M2'sinde hücre dışı LF'ler kaydedildi ve çapraz korelasyonları analiz edildi.
Yabani tip farelerde sonuçlar, pozitif zaman gecikmelerinde sol ve sağ LF'ler arasındaki ortalama korelasyonun negatif zaman gecikmelerinden önemli ölçüde farklı olduğunu ve yabani tip kontrollerin M2 alanlarında hemisferik asimetrilerin varlığını gösterdiğini göstermiştir. Buna karşılık, APP/PS1 farelerinin sol ve sağ LF'leri zaman etki alanında daha yüksek senkronize olduğunu göstererek, sol ve sağ M2 arasında asimetrinin azaldığını düşündürmektedir. Gama salınımları daha sonra LPS'lerden filtrelendi ve gama frekans aralığındaki elektrik sinyallerinin benzerliğini ölçmek için bir tutarlılık analizi yapıldı. Sonuç, APP/PS1 farelerinde sol ve sağ M2 arasındaki gama tutarlılığının yabani tip farelerdekinden önemli ölçüde daha yüksek olduğunu, bu da daha yüksek bir senkronizasyon olduğunu ve dolayısıyla APP/PS1 farelerinde sol ve sağ M2 arasındaki yanalizasyonun azaldığını göstermiştir.
Üretan toksik ve kanserojendir, bu yüzden lütfen her zaman dikkatli olun ve onu kullanırken güvenlik yönetmeliklerine uyun. Kararlı LF'lerin kaydedilmesini sağlamak için anestezinin derinliğini saatlik olarak test etmek çok önemlidir. Kayıt ve analiz süreci diğer beyin yollarına uygulanabilir, özellikle serbestçe hareket eden hayvanlarda çok kanallı kayıt için sistemleri olmayan laboratuvarlar için.
Tam transkripti görüntüleyin ve binlerce bilimsel videoya erişin
Genel Bakış
Bu çalışma, farelerin bilateral sekonder motor korteks (M2) içindeki yerel alan potansiyellerinin (LAP) in vivo elektrofizyolojik kayıtlarını, hemisfer lateralizasyonuna odaklanarak sunmaktadır. Araştırma, APP/PS1 fareleri ve vahşi tip (WT) kontrolleri arasındaki senkronizasyon farklılıklarını inceleyerek, muhtemelen Alzheimer hastalığı ile bağlantılı olan değişen beyin lateralizasyonunu ortaya koymaktadır.
Çalışmanın Temel Bileşenleri
Bilim Alanı
- Sinirbilim
- Elektrofizyoloji
- Alzheimer Hastalığı Araştırması
Arka Plan
- Lokal alan potansiyelleri (LAPlar) nöronal aktiviteyi değerlendirmek için hayati öneme sahiptir.
- Senkronizasyon, hemisfer lateralizasyonunu anlamak için önemlidir.
- Alzheimer hastalığı beyin lateralizasyon mekanizmalarını değiştirebilir.
- Çalışma, bu değişiklikleri incelemek için bir fare modeli (APP/PS1) kullanmaktadır.
Çalışmanın Amacı
- APP/PS1 farelerinde sol ve sağ M2 arasındaki senkronizasyon seviyelerini değerlendirmek.
- Alzheimer patolojisinin hemisfer lateralizasyonu üzerindeki etkisini araştırmak.
- Elektrofizyolojik metrikler aracılığıyla Alzheimer tedavileri için potansiyel biyobelirteçleri tanımlamak.
Kullanılan Yöntemler
- Fare M2 bölgelerinde LAPların in vivo elektrofizyolojik kaydı.
- Lateralizasyon etkilerini değerlendirmek için APP/PS1 fareleri ve vahşi tip kontrolleri kullanıldı.
- Yakalanan LAP verisi üzerinde tutarlılık ve çapraz korelasyon analizleri yapıldı.
- Elektrod yerleşimi, kalite kontrolü ve veri alımı protokolde detaylandırıldı.
- Yöntemler arasında sinyallerin analiz için yüksek geçiren ve düşük geçiren filtrelemesi ve amplifikasyonu yer aldı.
Ana Sonuçlar
- Çapraz korelasyon, vahşi tip farelerin LAPlarda önemli bir asimetri gösterdiğini, APP/PS1 farelerinde ise artan senkronizasyon olduğunu gösterdi.
- Bulgular, APP/PS1 farelerinde daha yüksek gama tutarlılığı göstererek, azalmış lateralizasyonu öne sürdü.
- Elektrofizyolojik değişiklikler, Alzheimer hastalığı patolojisinin altında yatan mekanizmalar ile bağlantılı olabilir.
Sonuçlar
- Çalışma, M2'deki değişen senkronizasyonun Alzheimer patolojisi için bir belirteç olarak hizmet edebileceğini göstermektedir.
- Bulgular, hemisfer lateralizasyonu ve Alzheimer hastalığı ile ilgili nöronal mekanizmaları anlamak için katkıda bulunabilir.
- Bu araştırma, hastalık modellerini araştırmada elektrofizyolojik ölçümlerin önemini vurgulamaktadır.
Sıkça Sorulan Sorular
Executive Industry Relevance
Assessing hemispheric lateralization via bilateral LFP recording provides a quantitative electrophysiological readout for evaluating neural circuit symmetry in preclinical models. This approach supports target validation by linking neurophysiological asymmetry to disease-related phenotypes, offering mechanistic de-risking for CNS therapeutic hypotheses. The method enables early detection of network-level alterations that may precede cognitive decline, enhancing predictive confidence in Alzheimer's disease models.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Interrogates therapeutic hypotheses by measuring interhemispheric synchronization as a functional readout of cortical network integrity.
- Operational Value: Enables biological de-risking through direct comparison of lateralization phenotypes between disease models and wild-type controls.
- Predictive Value: Supports portfolio triage by identifying electrophysiological biomarkers that correlate with pathological progression in APP/PS1 mice.
Screening & Assay Development
- Assay Readiness: Produces standardized, quantifiable LFP synchronization and coherence metrics suitable for high-fidelity longitudinal tracking.
- Scalability: Protocol flexibility allows application across brain pathways, enabling multi-target screening in neuronal circuit studies.
- Reproducibility: Defined electrode placement, filtering parameters, and analysis windows support cross-lab consistency in electrophysiological phenotyping.
Translational & Preclinical Research
- Disease Relevance: Captures early network dysfunction in APP/PS1 mice, aligning with altered brain lateralization observed in aging and preclinical Alzheimer's.
- Translational Continuity: Links electrophysiological asymmetry to potential biomarkers, supporting bridge from discovery to preclinical validation.
- Risk-Adjusted Advancement: Enables go/no-go decisions based on normalization of lateralization metrics following therapeutic intervention.
Pipeline & Workflow Integration
The method fits within the discovery continuum from target engagement to lead optimization, providing electrophysiological phenotyping that informs mechanism-based compound screening.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing by quantifying hemispheric asymmetry as a readout of cortical circuit balance and connectivity.
- Screening: Delivers assay-ready, quantitative outputs (cross-correlation, gamma coherence) for evaluating compound effects on network synchronization.
- Analytics: Generates synchronized LFP metrics and coherence spectra that enable statistical comparison of neural coupling across experimental groups.
- Translational Research: Connects M2 lateralization changes to disease phenotype, supporting biomarker alignment in preclinical Alzheimer's models.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable electrophysiological platform for assessing lateralization in diverse CNS disease models beyond Alzheimer's.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Reduces mechanistic ambiguity by providing direct, real-time measures of interhemispheric cortical communication.
- Operational Value: Ensures standardization through precise surgical coordinates, electrode impedance testing, and defined signal processing parameters.
- Strategic Value: Improves capital efficiency by enabling early detection of network-level phenotypes, reducing failure risk in later-stage CNS programs.
- Portfolio Impact: Informs risk-adjusted prioritization via objective, biomarker-linked electrophysiological endpoints that reflect target engagement and circuit modulation.
Implementation Considerations
- Requires expertise in stereotaxic surgery, electrophysiology, and neural signal processing for accurate LFP acquisition and interpretation.
- Dependent on stable anesthesia maintenance (e.g., urethane) and electrode quality control to minimize signal drift and ensure recording fidelity.
- Necessitates cross-team standardization of surgical protocols, filtering settings (0.1 Hz HPF, 1000 Hz LPF), and analysis windows (100-second epochs) for reproducible results.
- Adaptation to other brain regions requires revalidation of electrode placement and confirmation of LFP signal integrity in target nuclei.
- Practical limitations include surgical invasiveness and inter-animal variability in electrode placement, which may affect signal amplitude and require cohort-wise normalization.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:04
Title
0:56
Animal Surgery
2:18
LFP Recordings in Bilateral M2 of Mice
3:07
Cross-correlation Analysis
4:03
Coherence Analysis
4:55
Results: Cross-correlation and Coherence of Gamma Oscillations between Left and Right M2 of WT and APP/PS1 Mice
6:18
Conclusion
