Topography of main ECoG rhythms in rats using high-density ECoG registration

Abstract

Пространственная синхронизация ритмической активности головного мозга считается универсальным механизмом коммуникации отдельных нейронных сетей. Отдельное значение придается синхронизации на гамма – частоте (30Гц и выше). Отклонения в этом показателе могут быть интерпретированы как нарушения информационного сигналинга в процессе восприятия информации, формирования памяти и целенаправленного поведения. Шизофрения – одно из заболеваний, связанных с отклонениями в пространственной синхронизации. Одной из наиболее признанных гипотез шизофрении является дофаминовая, имеющая в основе гипердофаминэргию как фактор нарушений деятельности ЦНС. Данное исследование ставит целью изучить пространственные характеристики основных ритмов мозга крыс (в особенности гамма-ритма) на малом масштабе используя метод регистрации электрокортикограммы (ЭКоГ) высокой плотности с помощью планарного эпидурального микроэлектродного массива. В ходе исследования сравнивались характеристики ЭКоГ крыс линии Вистар и трансгенных крыс, нокаутных по дофаминовому транспортеру с конституциональной гипердофаминэргией. Трансгенные крысы показали значимые отличия в спектральной мощности и уровне пространственной синхронизации на гамма-частоте. Спектральная мощность гамма – ритма у трансгенных животных оказалась выше чем у крыс Вистар, в то время как пространственная синхронизация в гамма – диапазоне значимо снижена. Таким образом, можно предположить, что гипердофаминэргия, свойственная больным шизофренией, способна вызывать отклонения в пространственной синхронизации в гамма – диапазоне и нарушения информационного сигналинга в локальных нейронных сетях

Phase synchronization of brain activity is considered to be a universal way of communication between separate neural networks. Deflections of phase synchronization in gamma band (>30Hz) may be considered as disruption of informational signaling during the memory formation, perception and establishing of directed behavior. Schizophrenia is characterized by deflections in gamma-synchronization. Excessive dopamine signaling appears to be a pathway to schizophrenia’s development. This research is aimed on observation of spatial characteristics of main rats’ brain rhythms. Registration of high-density electrocorticogramm (ECoG) was carried out with epidural mesh microelectrode array. We compared ECoG of Wistar rats and DAT (dopamine transporter)-knockout rats. The last ones demonstrated significantly increased power of gamma-rhythm and significantly decreased gamma – synchronization comparing to Wistar rats. Thus, we may suggest that excessive dopamine transmission caused by DAT defficiency may affect gamma-synchronization in local neural networks and distort informational signaling.