JoVE Journal > Behavior
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Resultados
Discussion
Declarações
Acknowledgements
Materials
Referências
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Comportamento

אלקטרו מנוע יחידת מספר הערכה (mune) מדידת פוטנציאל פעולה שרירים מתחם (מבנה מפת צבעים) בשרירי העכבר Hindlimb

Published: September 25, 2015
doi:
10.3791/52899
, , , , ,
1Department of Neurology,The Ohio State University Wexner Medical Center, 2Department of Physical Medicine and Rehabilitation,The Ohio State University, 3Department of Neuroscience,The Ohio State University Wexner Medical Center, 4Department of Biochemistry and Pharmacology,The Ohio State University Wexner Medical Center

Summary

אנו מציגים פרוטוקולים מעודנים המאפשרים ניטור vivo של פונקצית יחידת מנוע בעכבר. טכניקות למדידת פוטנציאל פעולת שרירים מתחם (מבנה מפת צבעים) והערכת יחידת מנוע מספר (mune) בשרירי הגפיים האחורי עכבר מעוצבבים על ידי גיד הנשה מתואר.

Abstract

Compound muscle action potential (CMAP) and motor unit number estimation (MUNE) are electrophysiological techniques that can be used to monitor the functional status of a motor unit pool in vivo. These measures can provide insight into the normal development and degeneration of the neuromuscular system. These measures have clear translational potential because they are routinely applied in diagnostic and clinical human studies. We present electrophysiological techniques similar to those employed in humans to allow recordings of mouse sciatic nerve function. The CMAP response represents the electrophysiological output from a muscle or group of muscles following supramaximal stimulation of a peripheral nerve. MUNE is an electrophysiological technique that is based on modifications of the CMAP response. MUNE is a calculated value that represents the estimated number of motor neurons or axons (motor control input) supplying the muscle or group of muscles being tested. We present methods for recording CMAP responses from the proximal leg muscles using surface recording electrodes following the stimulation of the sciatic nerve in mice. An incremental MUNE technique is described using submaximal stimuli to determine the average single motor unit potential (SMUP) size. MUNE is calculated by dividing the CMAP amplitude (peak-to-peak) by the SMUP amplitude (peak-to-peak). These electrophysiological techniques allow repeated measures in both neonatal and adult mice in such a manner that facilitates rapid analysis and data collection while reducing the number of animals required for experimental testing. Furthermore, these measures are similar to those recorded in human studies allowing more direct comparisons.

Introduction

הערכת מספר יחידת מנוע (mune) תוארה במקור על ידי McComas et al. למעלה משלושה עשורים לפני 1. הטכניקה המקורית הייתה שינוי של טכניקת הקלטת פוטנציאל פעולת שרירים מתחם (מבנה מפת צבעים) שהעסיקה עלייה הדרגתית של גירוי להשיג מרווחי submaximal. מרווחים אלה סיכמו וממוצע כדי לקבוע גודל משוער של פוטנציאל מנוע יחיד יחידה (SMUP). גודל זה היה מחולק לתגובת מבנה מפת הצבעים להעריך את מספר היחידות המוטוריות innervating השריר נבדק. בעקבות התיאור המקורי, וריאציות רבות בשתי תגובות אלקטרו וכוח מצטבר מדידות (מכאניות) שימשו בשני מחקרים בבני אדם ומודלים של בעלי חיים 2. טכניקת mune שונתה על ידי Shefner ועמיתים לחקור מודלים של עכברים של הטרשת לרוחב amyotrophic (ALS) 3, 4.

בתיאור הנוכחי, אנו פשטנו פרטיםשינויי מטען של טכניקות mune כי הם מהירים לביצוע. חשוב לציין, מבנה מפת צבעים וmune לאפשר אמצעים אמינות בשני עכברים בילוד ומבוגרים 5-8. אנשים מנוסים יכולים לבצע צעדים אלה ב10-20 דקות לכל בעל חיים, וצעדים חוזרים ונשנים הם ריאלי המאפשר הרכישה של נתונים אורך 5. במחקרים הנוכחיים, אנו מעסיקים מערכת האלקטרו קלינית. מניסיוננו, מערכות האלקטרו קליניות מותאמות ללכידה מהירה ויעילה של נתונים אלקטרו in vivo, יכולות בקלות להיות מותאמות אסדות אלקטרו סטנדרטיים בכל זאת לבקשה זו.

Protocol

פרוטוקול זה אושר על ידי ושומר על הנחיות טיפול בבעלי החיים ואתיקה של המרכז הרפואי וקסנר אוניברסיטת מדינת אוהיו. 1. הכנת בעלי החיים והרדמה ללבוש כפפות בעת טיפול בעכברים. הרדימי עכברים עם isoflurane בשאיפה ומקום במצב שכיבה. לגרום להרדמה באמצעות isoflurane 3-5% וL 1 לO דקות 2 קצב זרימה. בעקבות אינדוקציה של הרדמה, לשמור על הרדמה ב2-3% וL 1 לO דקות 2 קצב זרימה. התאם O 2 זרימה ואחוז isoflurane עבור הרדמה נאותה בהתאם למצב מחלה, הגיל, וקצב הנשימה של בעלי חיים. בעלי חיים קטנים יותר או חלשים יותר עשויים לדרוש פחות isoflurane עבור הרדמה הולמת (כלומר 1.5- 2.5 isoflurane%). לאשר הרדמה נאותה על ידי הפעלת לחץ שודד hindlimb אור עם אובייקט כגון מלקחיים כדי להפגין חוסר תגובת נסיגה.; לשמור על טמפרטורה על 37 מעלות טמפרטורת פני השטח C עם צלחת התחממות תרמוסטטי כוריאציה בטמפרטורה יכול להשפיע על גודל מבנה מפת צבעים ומשך. החל משחה מבוססת נפט וטרינר לעיניים למניעת יובש. מעקב אחר רמה של קצב נשימה הרדמה התבוננות והערכה לתגובות נסיגה הבאה לחץ המופעל על כרית כף הרגל באמצעות מלקחיים. הסרת שיער מhindlimb להיחקר באמצעות קוצץ. לאחר הסרת השיער מhindlimb (ים) כדי להיחקר, קל להאריך את hindlimbs בברך, לחטוף בירכיים ולהדביק למשטח העבודה באמצעות סרט דבק (כפי שמוצג באיור 1). בעקבות ההקלטות והפסקת ההרדמה מבנה מפת הצבעים וmune, אל תשאירו את בעלי חיים ללא השגחה עד שהוא חזר להכרה מספיק כדי לשמור על כיבה sternal. אל תחזרו לבעלי חיים לחברה של בעלי חיים אחרים, עד התאושש לחלוטין. 2. Recording התקנה וציוד הנח את האלקטרודות להקלטות מבנה מפת הצבעים וmune כמו בתמונה באיור 1. השתמש בשתי אלקטרודות טבעת יפות לאלקטרודות ההקלטה. מניחים את (E1) אלקטרודה הפעילה הטבעת על העור המכסה את החלק הפרוקסימלי של שריר הגסטרוקנמיוס של הגפיים האחורי, במפרק הברך, ואת האלקטרודה התייחסות טבעת (E2) על העור מעל חלק אמצע כף הרגל-של כף הרגל. על מנת להקטין את העכבה, מעיל העור שבבסיס אלקטרודות הטבעת עם ג'ל כדי להרוות מספיק שיער שייר ומקסם את המגע של העור באלקטרודה. הימנע יישום מוגזם של ג'ל האלקטרודה מכיוון שהדבר עלול לגרום לגשר חשמלי בין האלקטרודות ויכול למנוע רישום מדויק. לגירוי של העצב השת בגפיים האחורי הפרוקסימלי, להשתמש בשתי מבודדים 28 מחטי monopolar G כקתודה והאנודה. הכנס את הקתודה באזור הגפיים האחורי הפרוקסימלי והכנס את anoדה יותר proximally ברקמה התת עורית שמעל עצם העצה. אל תכניס את האלקטרודות מגרה מדי קרובה לעצב השת או עמוקה מדי כי זה יהיה ישירות פציעת הגיד הנשה או מבנה אחר. איור 1 מדגים מיקום האלקטרודה. לאלקטרודה הקרקע, למקם את האלקטרודה משטח פנויה בגפיים האחורי הנגדי או זנב. 3. רכישת נתונים מבנה מפת צבעים השת להשיג תגובות מבנה מפת צבעים של הירך על ידי גירוי העצב השת עם פולסים מרובעים גל של משך ms 0.1 ועוצמה שנעה בין 1-10 mA. לרכוש תגובות מבנה מפת צבעים עם הגדלת עוצמת גירוי עד משרעת של התגובה כבר לא מגדילה. לאחר מכן, על מנת להבטיח גירוי supramaximal, להגדיל את הגירוי ל~ 120% של עוצמת הגירוי המנוצלת כדי לקבל תגובה מקסימלי ולקבל תגובה נוספת. אם אין אני להגדיל נוסףn גודל מבנה מפת הצבעים, להקליט תגובה זו כמבנה מפת הצבעים המקסימאלי. שיא בסיס לשיא ואמפליטודות מבנה מפת צבעים של שיא-לשיא בmV (איור 2). גודל ממוצע פוטנציאל מוטורי יחידה אחת (SMUP) וחישוב mune לקבוע את גודל פוטנציאל יחידת מנוע יחיד (SMUP) הממוצע עם טכניקת גירוי מצטברת 1. כדי לקבל תגובות מצטברות, לספק גירוי submaximal של משך 0.1 ms בתדירות של 1 הרץ תוך הגדלת עוצמת בצעדי 0.03 מילי-אמפר כדי להשיג את תגובות כל-או-לא מינימליות. השג את התגובה הראשונית עם עוצמת גירוי בין 0.21 מילי-אמפר ו0.70 מילי-אמפר. אם התגובה הראשונית אינה מתרחשת עם עוצמת גירוי בין 0.21 מילי-אמפר ו0.70 מילי-אמפר, להתאים את מיקום קתודת מגרה או קרוב או רחוק יותר מהעמדה של העצב השת בירך הפרוקסימלית כדי להגדיל או להקטין את עוצמת הגירוי הנדרשת, בהתאמה. אם אני הראשוניתגובת ncremental מתקבלת עם עוצמת גירוי בין 0.21 מילי-אמפר ו0.70 מילי-אמפר ועומדת בקריטריונים האמורים להלן (3.2.2), חנות ולהקליט מרווחים נוספים עם עלייה בעוצמות גירוי התאמה על ידי צעדים של 0.03 מילי-אמפר לקבל סך של 9 מרווחים נוספים ש עומד בקריטריונים שנקבעו. במהלך מדידות של התגובות מצטברות, להבטיח כי כל תוספת עומדת בקריטריונים הבאים. ודא שהשיא השלילי הראשוני של התגובות מצטברות מיושר באופן זמני בתוך השיא השלילי של תגובת מבנה מפת הצבעים המקסימלי מוצגת כחלק המוצל של איור מבנה מפת הצבעים באיור 2. ודא שכל תגובה מצטברת היא יציבה וללא חלוקה, שהוקם על ידי התבוננות שלוש תגובות כפולות. להבחין תגובות חזותית מצטברות בזמן אמת (על גבי המרווחים שנרשמו בעבר). הערה: כל תוספת צריכה להיות ייחודית מבחינה חזותיתולעומת גדול עם התגובה הקודמת (איור 3). ניתוח בזמן אמת מאפשר הכרה במשרעת גדולה יותר תגובות (מצטברות) בהשוואה לתגובות לפני, וניתן להתעלם שינויים קטנים המיוחס לרעשי רקע. תצוגה על גבי 10 מרווחים מוצגת באיור 4 (B ו- D) כדי להמחיש את הנקודה הזו עוד יותר. לאחר בחינה ויזואלית המאשר כל תוספת, להבטיח כי ההבדל נמדד משרעת (אישרה תגובה-משרעת של התגובה לפני = הבדלים משרעת) הוא לפחות 25 μV. אם התוספת היא פחות מ -25 μV, להשליך מחדש למדוד את התגובה. לאחר הקלטת 10 תגובות מצטברות, להעריך את המרווחים על מנת להבטיח שהמשרעת של כל תגובה מצטברת פרט אינה גדולה מ 1/3 מהסכום של כל עשרת המרווחים (כלומר המשרעת הכוללת של התגובה הסופית). אם תנאי זה אינו מתקיים, מחדש למדוד את התגובות מצטברות. ממוצע 10 הערכים מצטברים לתת הערכה של משרעת הממוצעת פוטנציאל יחידת מנוע יחיד (SMUP) (איור 3). הערה: איור 3 מפרט את בסיס חישוב SMUP הממוצע, אבל משרעת SMUP הממוצע יכול להיות פשוט מחושב על ידי חלוקת כל משרעת של התגובה מצטברת הסופית במספר הכולל של מרווחים (כלומר, 10). חישובי דוגמא בודדים SMUP (באיור 3): SMUP 1 משרעת = שיא-לשיא של תוספת 1 1 SMUP = 0.050 mV SMUP 2 (משרעת שיא-לשיא של תוספת 2) = – (שיא לשיא המשרעת של תוספת 1) SMUP 2 = 0.150 MV-0.050 mV = 0.100 mV חישוב כל תוספת שלאחר מכן (עד לסך של 10), ולעשות ממוצע של עשרה המרווחים. לחשב mune על ידי חלוקת משרעת מבנה מפת הצבעים המרבית (שיא-לשיא) על ידי משרעת SMUP הממוצעת (שיא-לשיא). (MUNE = מבנה מפת הצבעים SMUP ממוצע /). בחלק ממערכות אלקטרו, מרווחי SMUP נמדדים בμV ואילו מבנה מפת הצבעים מסופקים בדרך כלל בmV. בעת צורך, להמיר תוצאות מבנה מפת צבעים וSMUP ליחידות דומות לפני חישוב mune.

Representative Results

הטכניקות של מבנה מפת צבעים וmune מתואר בדוח זה מאפשר הקלטה של פונקציה עצבית-שרירית של שרירי גפיים אחוריות הירך innervated ניצול מיקום פולשנית אלקטרודה (איור 1). גודל supramaximal מבנה מפת צבעים, המייצג את התפוקה מקבוצת שרירים, ניתן לתאר באמצעות הפרמטרים של משרעת ואזור (איור 2), עם זאת, בשיטות הנוכחיות, אנו משתמשים במשרעת לכמת את מבנה מפת הצבעים וגדלי SMUP. מאז צעדי תגובת מבנה מפת צבעי summated שלילת קוטביות של סיבי שריר בתוך שריר, פתולוגיה בכל מקום בין הנוירון המוטורי לסיבי השריר יכולה לגרום לירידה בגודל מבנה מפת צבעים. לכן, מבנה מפת צבעים נותן מדד מצוין למצב התפקודי הכולל. כצפוי, גודל מבנה מפת צבעים יגדל במהלך פיתוח 5. עקב שינויים מפצים שיכול להתרחש denervation (הנבטה בטחונות כלומר) הבא, גודל מבנה מפת צבעים עשוי להישמר למרות תהליכים של neur מנועבאו אובדן axonal המנוע. לכן, הטכניקה של mune נדרשה לקבוע את הנוירון המוטורי או קלט האקסון לשריר או קבוצת שרירים שנבדק. הקלטה של מרווחים בודדים (איור 3) מאפשרת הערכה של התפוקה הממוצעת של יחידות מוטוריות בודדות (גודל SMUP) לתת מידע מפורט יותר על מצב תפקודי של יחידות מוטוריות. יכולים להיות מנוצלים מבנה מפת צבעים וmune למדוד תפקוד עצבית-שרירית במודלים של עכברים שונים של מחלה עצבית-שרירית. באיור 4, ממצאים בעכבר שליטה מבוגרת ועכבר בוגר 11 שבועות הבאים למעוך גיד הנשה הם ניגוד. בעקבות התאהבות עצב השת, mune מצטמצם קשה בגיל 50 יחידות מוטוריות תפקודיות מוערכות בהשוואה לממצאים נורמלים של 278 יחידות מוטוריות תפקודיות בעכבר השליטה. לעומת זאת, משרעת מבנה מפת הצבעים בבעלי החיים הכתוש (39.6 mV בסיס לשיא, 74.9 mV שיא-לשיא) מראה רק ירידה קלה בהשוואה לקבוצת ביקורת (49.0 mV בסיס ל -peak, 84.2 שיא-לשיא mV) בשל נביטה בטחונות. איור 1. אלקטרודה מיקום. השחור אלקטרודה (E1) "הפעילה" () והאדום אלקטרודה (E2) "התייחסות" הקלטה (B) ממוקמות מעל הגסטרוקנמיוס בחלק הפרוקסימלי של הגסטרוקנמיוס בברך. קתודת המגרה (השחור) (ד) (ג) והאנודה (אדום) מוכנסת הפרוקסימלי תת עורי לאלקטרודות ההקלטה ליצור תגובות דיסטלי. אלקטרודה חד פעמי דיסק (D) ממוקמת על האיבר האחורי, זנב או העצה כקרקע כדי למזער חפץ. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו. <p class="jove_content" fo:keep-together.בתוך עמודים = "תמיד"> פוטנציאל איור 2. מתחם פעולה שריר. בתמונה היא המחשה של תגובת מבנה מפת צבעים של נציג. () משרעת בסיס לשיא נמדד מתחילת מחקר isoelectric לשיא השלילי הראשוני (מתח שלילי מתואר לעיל בתחילת המחקר). ( B) משרעת שיא-לשיא נמדד ממתח שיא שלילי למתח שיא חיובי. האזור מוצל האפור מציין את אזור השיא השלילי. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו. איור 3. תגובות מצטברות. שתי תגובות מצטברות נציג מוצגות על גבי ובIsolation. לאמפליטודות חישוב mune של כל מנה נמדדים שיא-לשיא. תוספת המס '1 הוא ראשוני כל-או-לא נרשם תגובה ומייצג פוטנציאל יחיד יחידת מנוע (SMUP). כל תוספת שלאחר מכן (# 2-10) מייצגת עליית quantal על גבי התגובה הקודמת. לכן להשיג את אמפליטודות SMUP למרווחים 2-10, המשרעת של התגובה לפני יורדת ממשרעת של התוספת שהושגה. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו. איור 4. דוגמא Sciatic מבנה מפת הצבעים וmune. פוטנציאל פעולת שרירים מתחם Sciatic (מבנה מפת צבעים) במבוגרים (גיל 6 חודשים) עכבר שליטה עם משרעת של 49.0 mV ובסיס לשיא שיא-ל-א ()המשרעת שיא של 84.2 mV. רגישות מסך = 10 mV לחלוקה ומשך מסך 10 מילישניות. (ב) עשר תגובות מצטברות מקבילות (בעכבר השליטה) עם משרעת כוללת של 3.028 mV מחולקים ב -10 כדי לקבוע את הגודל ממוצע SMUP (.3028 mV). רגישות מסך = 0.5 mV ומהירות סריקה של 1 ms לחלוקה. = 278 (= מבנה מפת הצבעים SMUP mune / ממוצע (84.2 mV / .3028 mV)) מחושב mune (C) Sciatic מבנה מפת צבעים של 11 שבועות הבאים למעוך השת עצב בעכבר בוגר (גיל 6 חודשים) מראים מופחת המעטה משרעת בסיס לשיא ( 39.6 mV) ומשרעת שיא-לשיא (74.9 mV). רגישות מסך = 10 mV לחלוקה ומהירות סריקה של 1 ms לחלוקה. (ד) עשר מקבילות תגובות מצטברות (בעכבר עם למחוץ עצב) עם משרעת שיא-לשיא כולל של 14.923 mV מחולקת על ידי 10 להשיג SMUP ממוצע גודל של 1.4923 mV. רגישות מסך = 2 mV לחלוקה ומהירות סריקה של 1 ms לחלוקה. Mune מחושב = 50 (mune = מבנה מפת צבעים/ SMUP הממוצע (74.9 mV / 1.4923 mV)). (** הערה הרגישות שונה לתגובות מצטברות של העכבר למעוך הנשה). אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

Discussion

Mune ומבנה מפת צבעים של אמצעים רלוונטיים קליני לעתים קרובות מנוצלים במחקרים ובניטור חולים עם הפרעות עצבית-שרירית כמו ALS וניוון שרירים (SMA) 9, 10. לדוגמא, בSMA, מבנה מפת צבעים וmune לתאם גם עם גיל, חומרה וקלינית מדדים של תפקוד 10-14. שני הצעדים הם פולשנית ולאפשר הערכה של תפקוד longitudinally באותו הפרט. חשוב לציין, אמצעים אלה לא יכולים למדוד הפעלה או גיוס של יחידת המנוע על ידי הנוירונים מוטוריים בקליפת המוח, אבל הם מספקים הערכה קלינית רלוונטית של היושרה של הנוירון המוטורי ועמיתו הפונקציונלי שלה, יחידת המנוע.

מודלים של בעלי חיים למחלות עצבית-שרירית הם קריטיים להבנה של מנגנונים פתוגניים של מחלות אנושיות ולפיתוח פרה-קליני של תרופות פוטנציאליות יעילות. היכולת לתרגם מדדי תוצאה וסמנים ביולוגיים שיכול להיותמנוצל על פני מינים יכול להקל ולזרז את הפיתוח של ממצאים פרה-קליניים מבטיחים לניסויים קליניים בבני אדם. מספר קבוצות שנוצלו בעבר שני מדידות אלקטרו וכוח (מכאניות) להעריך תפקוד יחידת מנוע במודלים של עכברים 2-4, 15-22. בשל מורכבותו היחסית של האמצעים, יש לנו מעודן טכניקות אלה בפורמט ויזואלי כדי לאפשר שימוש נרחב יותר ויישום בעכברים. הפורמט של הפגנת וידאו והדרכה, מאפשר שלבים עיקריים של ההליך להיות מודגשים וחסרונות פוטנציאליים לטיפול. היישום של טכניקות אלה לניסויים פרה-קליניים של טיפולים פוטנציאליים במחלות הנוירון מוטוריות עשוי לשפר את התרגום של טיפולים משוערים מעכברים למחלות של בני אדם.

ישנם מספר צעדים קריטיים בתהליך רכישת תגובות מבנה מפת הצבעים וmune. מיקום האלקטרודה הקלטה נכון ועקבי ומגע אלקטרודה מספיק עם האחוריאיבר הוא קריטיים למדידה לשחזור של משרעת ולהפחית רעשי רקע. לכן, קשר הדוק בין עור גפיים האחורי ואלקטרודות צריך להיות מאושר באופן עקבי. מצאנו כי אלקטרודות משטח מציעות הקלטות מבנה מפת צבעים וmune עקביות יותר מאשר אלקטרודות מחט. בשל רקמות תת עורי מאוד דקות, תנועות קטנות של משטח הקלטת מחט עלולות להוביל לשינוי רחב באמפליטודות מבנה מפת צבעים. בנוסף, הטבע פולשנית יותר של אלקטרודות מחט הוא לא אופטימלי לעכברים בילוד או מחקרים ארוכי טווח בשל שיבוש שריר פוטנציאל ופציעה. חסרון פוטנציאלי אחד של הקלטות הלא סלקטיבי, אלקטרודה המשטח מתייחס לאפשרות של הרזולוציה פנוטיפ מופחתת אם שריר מסוים הוא פחות או יותר מעורב לעומת אחר, וזה דווח במודל עכבר ALS 21.

רכישת גודל SMUP הממוצע היא טכני יותר מאתגרת לעומת מבנה מפת הצבעים. בשל respons הקטןגודל דואר (בטווח של μV לא mV) רעשי רקע יכול להיות בעייתי יותר. רעשי רקע יכולים להיות מופחתים על ידי התאמת אלקטרודה קרקע, קתודה, אנודה, ובדיקת ציוד חשמלי אחר ליד הגדרת הניסוי. כלוב פאראדיי, משמש בדרך כלל עבור יישומי אלקטרופיזיולוגיה תאיים, לא נדרש. נחישות חזותית של תגובות SMUP פרט היא המיומנות הקשה ביותר לרכישה ולוקחת בפועל לתוצאות עקביות עם הדירות נאותות. חשוב להבטיח שSMUPs שמוקלטים ליזום בתוך התקופה של תגובת מבנה מפת הצבעים המקסימלי. יש לנו הגדרת קריטריונים לקבלת תגובות מצטברות בודדות כדי להפוך את התהליך הזה יותר פשוט לבצע ולהגדיל אמינות-מדרג בין התוך ו.

חסרון פוטנציאלי אחד של טכניקת mune מצטברת כולל את האפשרות של הערכת יתר של מספר יחידות מוטוריות תפקודיות בשל התחלפות של מוטויחידות r. יש לנו השתמשתי בטכניקה דומה לאל Shefner et. שבכל תגובה יש לראות reproducibly כוללת של 3 פעמים כדי להפחית את ההשפעה של תופעה זו 3.

מניסיוננו, מערכות האלקטרו קליניות מותאמות למחקרים שתוארו במסמך זה בגלל ארגונומיה ממשק מערכת בוחן-האלקטרו השתפר מאפשרת להקל על שליטה. מערכת שני הערוצים מנוצלת במעבדה שלנו מצוידת בשני ערוצי מגבר ממותגים שאינם משתמשים במגבר עם 24 ביט אנלוגי לממיר דיגיטלי וקצב דגימה של 48 קילוהרץ לכל ערוץ. רווח חומרה יכול להיות מותאם מ10nV 100 mV / חטיבה. יש מסנן התדר הנמוך מגוון מ0.2 kHz הרץ-5, והגדרות מסנן בתדירות גבוהה נעות בין 30 הרץ-10 קילוהרץ. ממריץ זרם קבוע משמש (עוצמת: 0-100 אמפר; משך: .02-1 MS). רוב המערכות הקליניות תכונות מתאימות דומות ויכולות להיות מותאמות כדי להקליט כראוי תגובות מבנה מפת צבעים וmune.dditionally, ניתן להרכיב אסדות אלקטרו סטנדרטיים להקליט כראוי מבנה מפת צבעים וmune, אבל הממשק ייתכן שיצטרך להיות מותאם על מנת להקל על הסתגלות גירוי וזיהוי מהיר של תגובות מבנה מפת צבעים וSMUP.

יש לנו מנוצלים בעבר בטכניקות של מבנה מפת צבעים וmune מתואר כאן כדי לאפשר הערכה מהירה ושחזור של השריר מעוצבבים השת של הגפיים האחוריות בעכברים בתקופה שלאחר הלידה המוקדמת ועד לבגרות 5. טכניקות אלו מאפשרות הערכה במודלים של עכברים כאשר בדיקות התנהגותיות לתפקוד מוטורי היא לא ריאלי או פחות אמין. יישום של טכניקה זו לעכברים בילוד מאפשר מחקר של פיתוח יחידת מנוע ויש לו הפוטנציאל להרחיב את ההבנה של עצבוב הנוירון מוטורי וגיזום שלנו. לדוגמא, הראינו כי מספר היחידות המוטוריות תפקודיות נרשמו עם mune יגדל במהלך הגיזום מpolyneuronal לעצבוב mononeuronal במהלך השבועיים הראשוניםים של חיים בעכברים בילוד 5. היכולת לבדוק עכברים על פני תקופות זמן ארוכות עם טכניקה זו משאילה את עצמו למחקר של תגובת יחידת מנוע לפגיעה היקפית עצבים, הפרעות עצבית-שרירית תורשתיות והזדקנות.

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

WDA is supported by grant funding from NIH-NICHD (5K12HD001097-17) and Cure SMA. SJK is supported by grant funding from NINDS (K08NS067282 and U01NS079163).

Materials

Pro trimmer Pet Grooming Kit Oster 078577-010-003 clippers for hair removal
Synergy T2 EMG system Natus Neurology Model no longer available portable electrodiagnostic system
monopolar needles 28 gauge Teca 017K121 cathode and anode stimulating electrodes
Alpine Biomed Digital Ring Electrode with twisted wires and 1.5 mm TP connectors. Alpine Biomed 9013S0312 recording electrodes
Helping Hands alligator clip with iron base Radio Shack 64-079 Maintaining recording electrode placement 
Spectra 360 Electrode Gel  Parker Laboratories 9013G5012 applied to reduce skin impedance
monoject curved tip irrigating syringe Covidien 81412012 utilized for application of electrode gel
EMG needle cable Teca 902-RLC-TP  to connect monopolar electrodes to electrodiagnostic stimulator
Disposable 2" x 2" Electrode or similar trimmed as needed Carefusion 019-415000  ground electrode
Small Heating Plate with built-in RTD sensor, 15x10cm World Precision Instruments 61830 warming plate used with animal temperature controller to transmit heat to animal
Silicone pad for use with ATC2000 World Precision Instruments 503573 conductive removable pad to cover warming plate for easy cleaning
Animal temperature controller World Precision Instruments ATC2000 low noise animal heating system for maintaining animal temperature
Veterinarian petroleum-based ophthalmic ointment  Puralube 26870 applied during anesthesia to avoid corneal injury
DOWNLOAD MATERIALS LIST

Referências

  1. McComas, A. J., Fawcett, P. R., Campbell, M. J., Sica, R. E. Electrophysiological estimation of the number of motor units within a human muscle. Journal of neurology, neurosurgery, and psychiatry. 34 (2), 121-123 (1971).
  2. Shefner, J. M. Motor unit number estimation in human neurological diseases and animal models. Clinical Neurophysiology. 112 (6), 955-964 (2001).
  3. Shefner, J. M., Cudkowicz, M. E., Brown, R. H. Comparison of incremental with multipoint MUNE methods in transgenic ALS mice. Muscle & Nerve. 25 (1), 39-42 (2002).
  4. Shefner, J. M., Cudkowicz, M., Brown, R. H. Motor unit number estimation predicts disease onset and survival in a transgenic mouse model of amyotrophic lateral sclerosis. Muscle Nerve. 34 (5), 603-607 (2006).
  5. Arnold, W. D., et al. Electrophysiological Biomarkers in Spinal Muscular Atrophy: Preclinical Proof of Concept. Annals of clinical and translational neurology. 1 (1), 34-44 (2014).
  6. Li, J., et al. A comparison of three electrophysiological methods for the assessment of disease status in a mild spinal muscular atrophy mouse model. PloS one. 9 (10), e111428 (2014).
  7. Srivastava, A. K., et al. Mutant HSPB1 overexpression in neurons is sufficient to cause age-related motor neuronopathy in mice. Neurobiology of disease. 47 (2), 163-173 (2012).
  8. Yalvac, M., Arnold, E., D, W., Hussain, S. R., et al. VIP-expressing dendritic cells protect against spontaneous autoimmune peripheral polyneuropathy. Molecular therapy: the journal of the American Society of Gene Therapy. 22 (7), 1353-1363 (2014).
  9. Gooch, C. L., et al. Motor unit number estimation: A technology and literature review. Muscle Nerve. 50 (6), 884-893 (2014).
  10. Arnold, W. D., Kassar, D., Kissel, J. T. Spinal muscular atrophy: diagnosis and management in a new therapeutic era. Muscle Nerve. , (2014).
  11. Swoboda, K. J., et al. Natural history of denervation in SMA: Relation to age, SMN2 copy number, and function). Annals of Neurology. 57 (5), 704-712 (2005).
  12. Finkel, R. S. Electrophysiological and motor function scale association in a pre-symptomatic infant with spinal muscular atrophy type I. Neuromuscular Disorders. 23 (2), 112-115 (2013).
  13. Kaufmann, P., et al. Prospective cohort study of spinal muscular atrophy types 2 and 3. Neurology. 79 (18), 1889-1897 (2012).
  14. Arnold, W. D., Burghes, A. H. Spinal muscular atrophy: The development and implementation of potential treatments. Annals of Neurology. 74 (3), 348-362 (2013).
  15. Li, J., Sung, M., Rutkove, S. B. Electrophysiologic biomarkers for assessing disease progression and the effect of riluzole in SOD1 G93A ALS mice. PloS one. 8 (6), e65976-65 (2013).
  16. Ngo, S. T., et al. The relationship between Bayesian motor unit number estimation and histological measurements of motor neurons in wild-type and SOD1 (G93A) mice. Clin Neurophysiol. 123 (10), 2080-2091 (2012).
  17. Shefner, J. M. Recent MUNE studies in animal models of motor neuron disease. Supplements to Clinical neurophysiology. 60, 203-208 (2009).
  18. Souayah, N., Potian, J. G., Garcia, C. C., et al. Motor unit number estimate as a predictor of motor dysfunction in an animal model of type 1 diabetes. American journal of physiology Endocrinology and metabolism. 297 (3), E602-E608 (2009).
  19. Zhou, C., et al. A method comparison in monitoring disease progression of G93A mouse model of ALS. Amyotrophic lateral sclerosis: official publication of the World Federation of Neurology Research Group on Motor Neuron Diseases. 8 (6), 366-3672 (2007).
  20. Feng, X. H., Yuan, W., Peng, Y., Ss Liu, M., Cui, L. Y. Therapeutic effects of dl-3-n-butylphthalide in a transgenic mouse model of amyotrophic lateral sclerosis. Chinese medical journal. 125 (10), 1760-1766 (2012).
  21. Mancuso, R., Santos-Nogueira, E., Osta, R., Navarro, X. Electrophysiological analysis of a murine model of motoneuron disease. Clinical neurophysiology : official journal of the International Federation of Clinical Neurophysiology. 122 (8), 1660-1670 (2011).
  22. Lee, Y. i., Mikesh, M., Smith, I., Rimer, M., Thompson, W. Muscles in a mouse model of spinal muscular atrophy show profound defects in neuromuscular development even in the absence of failure in neuromuscular transmission or loss of motor neurons. Developmental biology. 356 (2), 432-444 (2011).

Tags

ElectrophysiologyMotor Unit Number EstimationMUNECompound Muscle Action PotentialCMAPMouse Hindlimb MusclesNeuromuscular SystemSciatic NerveMotor NeuronsMotor Unit PotentialSubmaximal StimuliTranslational Potential

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Citar este artigo
Arnold, W. D., Sheth, K. A., Wier, C. G., Kissel, J. T., Burghes, A. H., Kolb, S. J. Electrophysiological Motor Unit Number Estimation (MUNE) Measuring Compound Muscle Action Potential (CMAP) in Mouse Hindlimb Muscles. J. Vis. Exp. (103), e52899, doi:10.3791/52899 (2015).
Baixar citação
Reimpressões e Permissões

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image