Dopamine replacement therapy is the main method of treating Parkinson’s Disease (PD), however over time this treatment causes increasingly abnormal, involuntary movements. This symptom, known as Levodopa-Induced-Dyskinesia (LID) is associated with aberrant, high frequency oscillations (HFOs) in the motor cortex and basal ganglia, as demonstrated with implanted electrodes in human Parkinson’s patients as well as in a rat model of Parkinson’s Disease. However, despite efforts to determine if the same high frequency oscillations are also present during dyskinesia in the widespread 6-OHDA mouse model of Parkinson’s Disease, studies have been unable to do so. By building and implanting a 64-channel multi-electrode array into a unilateral 6-OHDA lesioned mouse, we were able to record HFOs at 80Hz and >100Hz in the motor cortex, basal ganglia and thalamus in the lesioned hemisphere during LID. We also recorded bilateral HFOs at >100Hz in the intact hemisphere. With this work we show that the same HFOs that are present in the motor cortex and basal ganglia of rats and humans are also present in mice during dyskinesia. This work will act to further validate the 6-OHDA PD-model in mice and provide opportunities to investigate new treatments for Parkinson’s Disease, dyskinesia and other neurological conditions. It will also serve as a model to study a purposed mechanism underlying the information processing in populations of neurons. / Dopaminbehandling är den mest förekommande metoden för att behandla Parkinsons sjukdom men detta orsakar dessvärre en bieffekt i form av gradvis förvärrande ofrivilliga rörelser. Detta beteendemönster kallas för Levodopa-Inducerad-Dyskinesi (LID) och med hjälp av elektrodimplantat i hjärnan, på parkinsonpatienter och djurmodeller av parkinsons, har man kunnat se att beteendet är förknippat med högfrekventa oscilleringar (HFO) av hjärnaktivitet i motorcortex och basala ganglierna. Trots försök att kartlägga om dessa högfrekventa oscilleringar också är närvarande i den populära 6-OHDA musmodellen av Parkinsons sjukdom, så har man hittills inte lyckats demonstrera detta. Genom att bygga och implantera ett elektrodimplantat med 64 kanaler i en ensidigt-leisonerad 6-OHDA musmodell av Parkinsons sjukdom så kunde vi åskådliggöra HFO i motor cortex, basala ganglierna och thalamus i den lesionerade hjärnhalvan under LID. Vi kunde också påvisa HFO som sträckte sig över till den intakta hjärnhalvan, med frekvenser över 100 Hz. Denna forskning ger stöd att 6-OHDA modellen för Parkinsons i möss är valid och ger möjlighet till nya metoder att utforska och behandla Parkinsons, dyskinesi och andra neurologiska åkommor. Studien lägger också grunden för framtida studier som ämnar att undersöka föreslagna mekanismer bakom sättet populationer av neuroner bearbetar information. / ingår i ett projekt finansierat av Vetenskapsrådet #2018-02717

Parkinson’s Disease affects 10 million people worldwide, with 40% of patients developing an associated psychosis which has been identified by studies as the number one source of caretaker distress and is related to increased mortality. This is further complicated by the fact that typical antipsychotic drugs worsen many of the motor symptoms implicated in Parkinson’s Disease, with only one commercially available drug able to ameliorate both symptoms. This problem ushers the development of novel drugs to treat these symptoms, as first tested on research animals. Complicating matters, drug effectiveness on the degree of psychosis is hard to obtain in animals without a reliable biomarker. However, a hallmark of psychotic states is thought to be the reduced coordination between brain structures, through neuronal synchronization, as demonstrated by steady-state responses and is suggested to be a potential biomarker of psychosis. By building a MATLAB software we were able to analyze the degree of neural synchronization between structures, during an auditory steady-state response, in rats that had been unilaterally lesioned by the 6-Hydroxydopamine model of Parkinson’s Disease, before and after administration of the psychotomimetic drug MK801. These rats had been chronically implanted with 128-channel multi electrode array, enabling us to measure the strength of coherence between several limbic structures, associated with auditory processing, from the sampled local field potential, identifying the degree of synchronization in the animal brain. As our data demonstrate that coherence levels dropped in the psychotic drug state, for structures in both the healthy and the Parkinsonian hemisphere, we are able to further demonstrate the validity of coherence measures as a biomarker for psychosis. These results demonstrate that our software can be used as a tool to assess the therapeutic response of drugs developed, aimed at treating Parkinson’s associated psychosis. / Parkinsons sjukdom drabbar 10 miljoner världen över, där 40% av patienterna utvecklar en associerad psykos vilket har visats vara en av de största stressfaktorerna för deras vårdgivare och är även förknippat med en högre dödlighetsgrad. Denna situation förvärras av det faktum att de vanliga antipsykotiska drogerna kan förvärra många av de motoriska symptom som utgörs av Parkinsons sjukdom och det finns i dagsläget enbart en enda kommersiell drog som kan dämpa bägge symptom samtidigt. Detta problem frammanar vidare utveckling av nya läkemedel som kan behandla dessa symptom, som innebär att de först måste testas på försöksdjur. En komplikation som uppstår i relation till detta är svårigheten att utvärdera om läkemedel har någon terapeutisk effekt på de psykotiska tillstånden, enbart genom att observera försöksdjurens beteenden, och en pålitlig biomarkör krävs istället. En lösning kan dock finnas i det faktum att psykotiska tillstånd karaktäriseras av en reducerad förmåga för olika hjärnområden att koordinera genom neural synkronisering vilket demonstreras av ‘steady- state’ responser. Detta föreslår att ett mått på graden av koordineringsförmåga kan agera som en möjlig biomarkör för psykotiska tillstånd. Genom att konstruera ett MATLAB-program kunde vi analysera graden av synkronicitet mellan hjärnstrukturer, under den auditiva steady- state responsen i råttor som hade blivit ensidigt lesionerade genom 6-Hydroxiddopamin modellen av Parkinsons sjukdom, före och efter administration av den psykotomimetiska drogen MK801. Dessa råttor hade blivit kroniskt implanterade med 128 elektroder vilket möjliggjorde att vi kunde mäta styrkan i koherens i den lokala fält potentialen mellan limbiska strukturer, som är associerade med auditiv processering, vilket möjliggjorde identifiering av3dessa strukturers synkronicitet. Vår data demonstrerar att koherensen minskade under det psykotiska drogtillståndet för limbiska strukturer både i den intakta och den lesionerade hjärnhalvan. Detta är en vidare demonstration av att koherensnivåer kan agera som en biomarkör för det psykotiska tillståndet, liksom att vår mjukvara kan nyttjas som ett verktyg för att utvärdera nya läkemedels behandlingsförmåga på Parkinsons psykos.