Dieses neue Verfahren erlaubt die gleichzeitige intrazelluläre Aufnahme eines einzigen erwachsenen Maus Motoneuron und die Messung der Kraft, die von seiner Muskelfasern hergestellt. Die kombinierte Untersuchung der elektrischen und mechanischen Eigenschaften der Motoreinheiten in normalen und genetisch modifizierten Tieren ist ein Durchbruch für das Studium des neuromuskulären Systems.
Das Rückenmark Motoneuron ist seit langem ein gutes Modell für die Untersuchung neuronaler Funktion, weil es ein Neuron des zentralen Nervensystems mit den einzigartigen Eigenschaften von (1) mit leicht identifizierbaren Ziele (die Muskelfasern) und daher eine sehr bekannte Funktion ist (die Muskelkontraktion steuern), (2) dass die konvergente Ziel vieler Wirbelsäulen-und absteigend Netzwerke, daher der Name "gemeinsame Endstrecke" und (3) mit einem großen soma, die es möglich, sie mit scharfen intrazellulären Elektroden eindringen lässt . Weiterhin, wenn es in vivo untersucht, ist es möglich, gleichzeitig aufnehmen die elektrische Aktivität der Motoneuronen und der Kraft, die durch ihre Muskelkraft Ziele entwickelt. Durchführen intrazelluläre Ableitungen von Motoneuronen in vivo daher legte den Experimentator in der einzigartigen Position, in der Lage zu studieren, zur gleichen Zeit, all die Fächer des "Motor-Einheit" (der Name des Motoneuron, dessen Axon unddie Muskelfasern es innerviert 1): Die Eingänge Auftreffen auf die Motoneuronen, die elektrophysiologischen Eigenschaften der Motoneuronen, und die Auswirkungen dieser Eigenschaften auf die physiologische Funktion der Motoneuronen, also die Kraft, durch die Motor-Einheit produziert. Allerdings ist dieser Ansatz sehr schwierig, da die Zubereitung nicht sein kann gelähmten und damit die mechanische Stabilität für die intrazelluläre Aufnahme reduziert wird. So hat diese Art von Experimenten nur bei Katzen und Ratten erzielt worden. Jedoch könnte die Untersuchung der Wirbelsäule motorische Systeme stellen eine enorme Sprung wenn es möglich war, ähnliche Experimente in normalen und genetisch modifizierten Mäusen durchzuführen.
Aus technischen Gründen, die Untersuchung der Wirbelsäule Netzwerke in Mäusen meist hat für Neugeborene in vitro Präparaten, wo die Motoneuronen und die Wirbelsäule Netzwerke sind unreife beschränkt, werden die Motoneuronen von ihren Zielen getrennt, und wenn sie in Scheiben, die mo studierttoneurons werden von den meisten ihrer Eingänge getrennt. Bis vor kurzem waren nur ein paar Gruppen gelang es, intrazelluläre Ableitungen von Motoneuronen in vivo 2-4 durchzuführen, einschließlich unserem Team, ein neues Präparat, das uns zu einer sehr stabilen Aufnahmen von Motoneuronen in vivo zu erhalten, in erwachsenen Mäusen 5,6 erlaubt veröffentlicht. Allerdings wurden diese Aufnahmen in gelähmten Tieren, dh ohne die Möglichkeit, die Kraft Ausgang dieser Motoneurone aufzunehmen. Hier präsentieren wir eine Erweiterung dieser ursprünglichen Zubereitung, in denen wir waren in der Lage, um die gleichzeitige Aufnahmen der elektrophysiologischen Eigenschaften der Motoneurone und der Kraft, die durch ihre motorischen Einheit entwickelt zu erhalten. Dies ist eine wichtige Errungenschaft, da es uns um die verschiedenen Arten von Motoneuronen auf der Grundlage ihrer Kraft Profil zu identifizieren und damit Offenlegung ihrer Funktion ermöglicht. Gekoppelt mit genetischen Modellen stören Wirbelsäule segmentale Schaltung 7-9 oder Reproduktions menschlichen disease 10,11 rechnen wir diese Technik ein wesentliches Instrument für die Untersuchung der spinalen motorischen Systems.
Die Herstellung hier beschrieben ist das erste, das erlaubt, in der erwachsenen Maus, simultane Aufzeichnung eines intrazellulären lumbalen Motoneuron und die Messung der Kraft, die durch den Muskelfasern durch seine Axon innerviert hergestellt.
Aufgrund der kleinen Größe des Tieres können die chirurgischen Fähigkeiten für diese Zubereitung zu schwierig zu erwerben. Sobald jedoch diese Fähigkeiten beherrscht werden, kann die gesamte Operation in drei Stunden durchgeführt werden, und …
The authors have nothing to disclose.
Diese Arbeit wurde möglich dank der finanziellen Unterstützung der Fondation pour la Recherche Médicale (FRM), der Milton Safenowitz Postdoctoral Fellowship für ALS Forschung (ALS Association), NIH NINDS Grants NS05462 und NS034382 und ANR Stipendium HyperMND gemacht.
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 |