Biz fare motor ünite fonksiyonunun in vivo izlenmesi sağlayan rafine protokolleri sunuyoruz. Teknikler siyatik sinir tarafından innerve fare arka bacak kaslarında bileşik kas aksiyon potansiyeli (BKAP) ve motor ünite sayısı tahmini (MUNE) ölçmek için tarif edilmiştir.
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.
Motor ünite sayısı tahmini (MUNE) aslen McComas ark tarafından tanımlanmıştır. üzerinde üç yıl önce 1. Orijinal teknik submaksimal artışlarını elde etmek için uyarım kademeli bir artış kullanılan bileşik kas aksiyon potansiyeli (CMAP) Kayıt tekniğinin bir modifikasyonu olmuştur. Bu artışlarla toplanır ve bir tek motor ünite potansiyeli (SMUP) tahmini boyutunu belirlemek için ortalaması alınmıştır. Bu boyut, motor ünitelerinin sayısını tahmin etmek CMAP tepki içine test edilen kas innerve bölündü. Orijinal açıklaması ardından, elektrofizyolojik yanıtları ve artan kuvvet her ikisini de kullanarak çok sayıda varyasyonları (mekanik) ölçümleri insan çalışmaları ve hayvan modellerinde 2 hem de kullanılmıştır. MUNE tekniği Amyotrofik Lateral Skleroz (ALS), 3, 4 fare modelleri araştırmak Shefner ve arkadaşları tarafından modifiye edildi.
Geçerli açıklama, biz detay simplifgerçekleştirmek için hızlı olan MUNE teknikleri ied değişiklikler. Önemli olarak, CMAP ve MUNE neonatal ve yetişkin farelerde 5-8 hem de güvenilir bir önlem sağlar. Deneyimli kişiler hayvan başına 10-20 dakika içinde bu önlemleri gerçekleştirebilirsiniz ve tekrarlayan ölçümler boyuna veri 5 edinimi izin veren mümkün bulunmaktadır. Cari çalışmalarda, bir klinik elektrodiyagnostik sistemi kullanır. Bizim tecrübelerimize göre, klinik elektrodiagnostik sistemler in vivo elektrofizyolojik verilerin hızlı ve etkin yakalama için optimize edilmiş, yine de standart elektrofizyolojik kuleleri kolayca bu uygulama için adapte edilebilir.
MUNE ve CMAP deneysel çalışmalarda sıklıkla ve ALS ve spinal müsküler atrofi (SMA) 9, 10 gibi nöromüsküler bozukluğu olan hastaları takip kullanılan klinik olarak önemli önlemlerdir. Örneğin, SMA, CMAP ve MUNE yaş, şiddeti ve klinik ile iyi bir korelasyon fonksiyonunun 10-14 ölçüleri. Her iki tedbirler minimal invaziv ve aynı kişide uzunlamasına fonksiyonun değerlendirilmesine imkan vermektedir. Önemlisi, bu önlemler kortikal motor nöronlar tarafından aktivasyonunu veya motor ünitesinin alımı ölçmek değil, ama onlar motor nöron bütünlüğü ve fonksiyonel muadili motor ünitesinin bir klinik ile ilgili bir değerlendirme sağlar.
Nöromüsküler hastalığın hayvan modelleri, insan hastalığının patojenik mekanizmaların anlaşılması ve potansiyel olarak etkili terapötik ajanların klinik öncesi gelişimi için çok önemlidir. Sonuç ölçütlerini ve olabilir Biyobelirteçleri çevirmek yeteneğikolaylaştırmak ve insan klinik çalışmalarda umut verici preklinik bulgular çevirisini hızlandırmak edebilirsiniz türler arasında kullandı. Çeşitli gruplar, daha önce fare modellerinde 2-4, 15-22 motor ünitesi fonksiyonunu tahmin etmek elektrofizyolojik ve kuvvet (mekanik) ölçümleri hem kullanmışlardır. Nedeniyle önlemlerin göreli karmaşıklığı, farelerde daha yaygın kullanımı ve uygulanmasını sağlamak için görsel bir biçimde bu teknikleri rafine. Video gösterimi ve öğretim biçimi, prosedürün önemli adımlar vurgulanır ve potansiyel tuzaklar ele alınması sağlar. Motor nöron hastalığı potansiyel tedavilerinin klinik öncesi testler bu tekniklerin uygulanması insan hastalığına farelerden putatif tedavilerin translasyonu geliştirebilir.
CMAP ve MUNE yanıtlarını edinme sürecinde birçok kritik adımlar vardır. Uygun ve tutarlı kayıt elektrot yerleştirme ve hind ile yeterli elektrot temasEkstremite tekrarlanabilir ölçüm genlik ve arka plan gürültüsünü azaltmak için kritik öneme sahiptir. Bu nedenle, arka bacak cilt ve elektrotlar arasındaki yakın temas sürekli teyit edilmelidir. Bu yüzey elektrotları iğne elektrotlar daha tutarlı CMAP ve MUNE kayıtları sunduğunu bulduk. Dolayı çok ince deri altı dokulara, iğne kayıt yüzeyinin küçük hareketler CMAP amplitüdlerinde geniş varyasyon yol açabilir. Ayrıca, iğne elektrotlar daha invaziv doğası nedeniyle potansiyel kas bozulması ve yaralanma yenidoğan farelerde veya boyuna çalışmalar için uygun değildir. Belirli bir kas diğeri ile karşılaştırıldığında daha çok veya daha az yer olduğu ve bu bir ALS fare modelinde 21 bildirilmiştir halinde selektif olmayan, yüzey elektrod kayıtların potansiyel bir dezavantajı, azalan çözünürlük fenotipi olasılığı ile ilgilidir.
Ortalama SMUP boyutunu Kazanılması CMAP göre teknik olarak daha zordur. Nedeniyle küçük yanıt vermeyen içinarka plan gürültüsü (uV ziyade mV aralığında) e büyüklüğü daha sorunlu olabilir. Arka plan gürültüsü deney düzeneği yakın diğer elektrikli ekipman toprak elektrot, katot, anot ayarlayarak ve kontrol ederek azaltılabilir. Tipik olarak, hücre içi elektrofizyoloji uygulamalarda kullanılan bir Faraday kafesi, gerekli değildir. Bireysel SMUP cevapların Görsel belirlenmesi elde etmek en zor beceri ve yeterli tekrarlanabilirlik ile tutarlı sonuçlar için pratik ister. Bu takip etmektedir SMUPs maksimal CMAP yanıt süresi içinde başlatmasını sağlamak için önemlidir. Biz gerçekleştirmek ve içi ve gözlemciler arası güvenilirliği artırmak için bu süreç daha kolay hale getirmek için bireysel artan tepkilerin kabulü için kriterleri belirledik.
Artan MUNE tekniği potansiyel bir dezavantajı nedeniyle moto arda fonksiyonel motor ünitelerinin sayısını abartmanin olasılığını içerirr birimleri. Biz Shefner ve diğerleri benzer bir teknik kullanılmıştır. O her cevap tekrarlanabilir bu fenomenin 3 etkisini azaltmak için 3 kez toplam görülmelidir.
Bizim tecrübelerimize göre, klinik elektrodiagnostik sistemler nedeniyle kontrol kolaylığı sağlayan gelişmiş muayene-elektrodiagnostik sistem arayüzü ergonomi burada tarif edilen çalışmalar için optimize edilmiştir. Laboratuarımızda kullanılan iki kanallı sistem Dijital Converter 24 bit Analog ile bir amplifikatör ve kanal başına 48 kHz örnekleme oranı kullanılarak olmayan iki anahtarlı amplifikatör kanalları ile donatılmıştır. Donanım kazancı 100 mV / lige 10nV arasında ayarlanabilir. Düşük frekans filtresi 0,2 Hz-5 kHz bir menzile sahip ve yüksek frekans filtre ayarları 30 Hz-10 kHz arasında değişir. Bir sabit akım stimülatörü (:;: 0,02-1 ms süre 0-100 mA yoğunluk) kullanılır. Çoğu klinik sistemleri benzer uygun özelliklere sahip ve yeterli CMAP ve MUNE yanıtları kaydetmek için ayarlanabilir. Additionally standart elektrofizyolojik kuleleri yeterli CMAP ve MUNE kaydetmek için monte edilebilir, ancak arayüz stimülasyon ayarı ve CMAP ve SMUP tepkilerinin hızlı tanımlama kolaylığı için ayarlanması gerekebilir.
Biz daha önce CMAP tekniklerini kullanmış olması ve MUNE yetişkinlik 5 doğum sonrası erken dönemde farelerde arka bacak siyatik innervasyonlu kas hızlı ve tekrarlanabilir bir değerlendirme sağlamak için burada nitelendirdi. Motor fonksiyon için davranışsal testler uygun olmadığı ya da az güvenilir olduğunda bu teknikler fare modellerinde değerlendirilmesine imkan vermektedir. Yenidoğan farelere bu tekniğin uygulanması motor ünitesi geliştirme çalışması kolaylaştırır ve motor nöron innervasyonu ve budama anlayışımızı genişletmek için bir potansiyele sahiptir. Örneğin, MUNE ile kaydedilen fonksiyonel motor birimlerinin sayısı ilk iki haftasında mononeuronal innervasyonu polyneuronal gelen Budama sırasında artacak göstermiştirYenidoğan farelerde 5 yaşam s. Bu teknikle uzun süre boyunca fareler test yeteneği periferik sinir hasarı, kalıtsal nöromüsküler bozukluklar ve yaşlanma motor ünite yanıt çalışmaya kendisini ödünç.
The authors have nothing to disclose.
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).
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 |