بين الخلايا تسجيل في وقت واحد من العصبون الحركي القطني والقوة التي تنتجها وحدة موتور في الماوس الكبار<em> في الجسم الحي</em
Summary
هذه الطريقة الجديدة تسمح وقت واحد تسجيل من داخل الخلايا العصبون الحركي الكبار ماوس واحدة وقياس القوة التي تنتجها الألياف العضلية لها. التحقيق الجمع بين الخصائص الكهربائية والميكانيكية من الوحدات الحركية في الحيوانات المعدلة وراثيا والعادي هو طفرة لدراسة الجهاز العصبي العضلي.
Abstract
كان العصبون الحركي الشوكي طويلة نظام نموذجا جيدا لدراسة وظيفة العصبية لأنها من الخلايا العصبية في الجهاز العصبي المركزي مع خصائص فريدة من (1) وجود أهداف محددة بسهولة (ألياف العضلات)، وبعد ذلك وظيفة معروفة جدا (للسيطرة على تقلص العضلات)، (2) أن يكون الهدف من العديد من شبكات متقاربة في العمود الفقري والهابطة، ومن هنا جاء اسم "الطريق الشائع النهائي"؛ و (3) وجود سوما كبيرة مما يجعل من الممكن لاختراق لهم الأقطاب داخل الخلايا حادة . وعلاوة على ذلك، عندما درس في الجسم الحي، فمن الممكن لتسجيل النشاط الكهربائي في وقت واحد من العصبونات الحركية والقوة التي وضعها أهداف عضلاتهم. أداء التسجيلات داخل الخلايا في الجسم الحي من العصبونات الحركية بالتالي وضع experimentalist في موقف فريد من القدرة على دراسة، في الوقت نفسه، كل من المقصورات "وحدة موتور" (الاسم الذي يطلق على العصبون الحركي، محور عصبي والخمسين، وألياف العضلات أنه يعصب 1): المدخلات التي تؤثر على العصبون الحركي، والخصائص الكهربية للالعصبون الحركي، وأثر هذه الخصائص على وظيفة العصبونات الحركية الفسيولوجية لل، أي القوة التي تنتجها وحدة المحرك لها. ومع ذلك، فإن هذا النهج هو صعبة للغاية لأن إعداد لا يمكن أن تكون مشلولة، وبالتالي يتم تقليل الاستقرار الميكانيكية للتسجيل داخل الخلايا. وهكذا، تم فقط هذا النوع من التجارب التي تحققت في القطط والفئران في. ومع ذلك، يمكن دراسة نظم المحركات الشوكي إحداث نقلة هائلة إذا كان من الممكن إجراء تجارب مماثلة في الفئران العادية والمعدلة وراثيا.
لأسباب فنية، ومعظمها تم دراسة شبكات العمود الفقري في الفئران حديثي الولادة تقتصر على الأعمال التحضيرية في المختبر، حيث العصبونات الحركية في العمود الفقري والشبكات هي غير ناضجة، يتم فصل العصبونات الحركية من أهدافها، وعندما درس في شرائح، مويتم فصل toneurons من معظم مدخلاتها. حتى وقت قريب، لم يحصل إلا على مجموعات قليلة تمكنت من تنفيذ تسجيلات العصبونات الحركية داخل الخلايا في الجسم الحي 2-4، بما في ذلك فريق العمل لدينا الذي نشر على إعداد الجديد الذي سمح لنا للحصول على تسجيلات مستقرة جدا من العصبونات الحركية في الجسم الحي في الفئران البالغة 5،6. ومع ذلك، تم الحصول على هذه التسجيلات في الحيوانات بالشلل، أي دون أن يتمكن من تسجيل الإخراج قوة هذه العصبونات الحركية. هنا نقدم امتدادا لهذا المستحضر الأصلي الذي تمكنا من الحصول على تسجيلات في وقت واحد من الخصائص الكهربية للالعصبونات الحركية والقوة التي وضعتها وحدة السيارات الخاصة بهم. هذا إنجاز هام، لأنه يتيح لنا التعرف على أنواع مختلفة من العصبونات الحركية استنادا الى البيانات الشخصية قوتها، وبالتالي الكشف عن وظيفتها. إلى جانب النماذج الوراثية إزعاج الدوائر قطعي الشوكي 7-9، أو reproducting disea الإنسانSE 10،11، فإننا نتوقع أن تكون هذه التقنية أداة أساسية لدراسة الجهاز الحركي الشوكي.
Protocol
Representative Results
Discussion
إعداد الموصوفة هنا هي الأولى التي تسمح، في الماوس الكبار، وبين الخلايا في وقت واحد تسجيل من العصبون الحركي القطنية وقياس القوة التي تنتجها الألياف العضلية معصب من محور عصبي والخمسين.
بسبب صغر حجم الحيوان، يمكن للمهارات الجراحية…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وقدم هذا العمل بفضل دعم مالي من مؤسسة بحوث بور MEDICALE لا (FRM)، وزمالة ما بعد الدكتوراه Safenowitz ميلتون للبحث ALS (ALS جمعية)، NIH منح NINDS NS05462 وNS034382، وANR HyperMND المنحة.
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments (optional) |
| Atropine sulfate | Aguettant | ||
| Methylprenidsolone | Pfizer | Solu-Medrol | |
| Sodium pentobarbitone | Sanofi-Aventis | Pentobarbital | |
| Ketamine | |||
| Xylazine | |||
| Glucose | |||
| Plasma expander | Roger Bellon | Plasmagel | |
| Blunt scissors | FST | 14079-10 | |
| Blunt fine scissors | FST | 15025-10 | |
| Vannas Spring Scissors | FST | 15002-08 | |
| Fine forceps serrated | FST | 11370-32 | |
| Fine forceps serrated | FST | 11370-31 | |
| Cunningham Spinal Adaptor | Stoelting Co. | ||
| Kwik-Cast sealant | WPI | #KWIK-CAST | |
| Ventilator | CWE Inc | SAR-830/AP | |
| Capnograph | CWE Inc | μcapstar | |
| Heating blanket | Harvard Apparatus | 507221F | |
| Intracellular amplifier | Axon Instruments | Axoclamp 2B | |
| Pipette puller | Sutter Instruments | P-97 | |
| KCl | Sigma-Aldrich | P9333-500G |
References
- Liddel, E. G. T., Sherrington, C. S. Recruitment and some other factors of reflex inhibition. Proc. R. Soc. London. B, 488-518 (1925).
- Huizar, P., Kuno, M., Miyata, Y. Electrophysiological properties of spinal motoneurones of normal and dystrophic mice. The Journal of physiology. 248, 231-246 (1975).
- Alstermark, B., Ogawa, J. In vivo recordings of bulbospinal excitation in adult mouse forelimb motoneurons. Journal of neurophysiology. 92, 1958-1962 (2004).
- Meehan, C. F., Sukiasyan, N., Zhang, M., Nielsen, J. B., Hultborn, H. Intrinsic properties of mouse lumbar motoneurons revealed by intracellular recording in vivo. Journal of neurophysiology. 103, 2599-2610 (2010).
- Manuel, M., et al. Fast kinetics, high-frequency oscillations, and subprimary firing range in adult mouse spinal motoneurons. J. Neurosci. 29, 11246-11256 (2009).
- Iglesias, C., et al. Mixed mode oscillations in mouse spinal motoneurons arise from a low excitability state. The Journal of neuroscience: the official journal of the Society for Neuroscience. 31, 5829-5840 (2011).
- Crone, S. A., Zhong, G., Harris-Warrick, R., Sharma, K. In mice lacking V2a interneurons, gait depends on speed of locomotion. J. Neurosci. 29, 7098-7109 (2009).
- Talpalar, A. E., et al. Identification of minimal neuronal networks involved in flexor-extensor alternation in the mammalian spinal cord. Neuron. 71, 1071-1084 (2011).
- Rabe, N., Gezelius, H., Vallstedt, A., Memic, F., Kullander, K. Netrin-1-dependent spinal interneuron subtypes are required for the formation of left-right alternating locomotor circuitry. J. Neurosci. 29, 15642-15649 (2009).
- Gurney, M. E., et al. Motor neuron degeneration in mice that express a human Cu,Zn superoxide dismutase mutation. Science. 264, 1772-1775 (1994).
- Cifuentes-Diaz, C., et al. Neurofilament accumulation at the motor endplate and lack of axonal sprouting in a spinal muscular atrophy mouse. Hum. Mol. Genet. 11, 1439-1447 (2002).
- Simpson, D. P. Prolonged (12 hours) intravenous anesthesia in the rat. Laboratory animal science. 47, 519-523 (1997).
- Burke, R. E. Motor Unit Types – Functional Specializations in Motor Control. Trends Neurosci. 3, 255-258 (1980).
- Kerkut, G. A., Bagust, J. The isolated mammalian spinal cord. Prog. Neurobiol. 46, 1-48 (1995).
- Carp, J. S., et al. An in vitro protocol for recording from spinal motoneurons of adult rats. Journal of Neurophysiology. 100, 474-481 (2008).
- Mitra, P., Brownstone, R. M. An In Vitro Spinal Cord Slice Preparation for Recording from Lumbar Motoneurons of the Adult Mouse. Journal of Neurophysiology. , (2011).
- Husch, A., Cramer, N., Harris-Warrick, R. M. Long duration perforated patch recordings from spinal interneurons of adult mice. Journal of Neurophysiology. , (2011).
- Manuel, M., Zytnicki, D. Alpha, beta and gamma motoneurons: functional diversity in the motor system’s final pathway. J. Integr. Neurosci. 10, 243-276 (2011).
- Nakanishi, S. T., Whelan, P. J. A decerebrate adult mouse model for examining the sensorimotor control of locomotion. Journal of Neurophysiology. 107, 500-515 (2012).
- Meehan, C. F., Grondahl, L., Nielsen, J. B., Hultborn, H. Fictive locomotion in the adult decerebrate and spinal mouse in vivo. The Journal of Physiology. 590, 289-300 (2012).
