生体内でのトランス脊髄直流刺激時の型同定されたラット脊髄モネニューロンの細胞内記録

トランス脊髄直流刺激(tsDCS)は、健康と疾患^,1、2、32における脊髄回路興奮性を修飾する¹強力な方法として認識を得ている。³この技術では、選択した脊髄セグメントの上に位置する活性電極の間に一定の電流が渡され、参照電極は腹側またはより多くのロストレル⁴に位置する。いくつかの研究は、tsDCSが神経因性疼痛^5、痙攣^性6、脊髄損傷^7、またはリハビリテーションを促進するために、特定の病的状態の管理に使用できることを既に確認^している。研究者は、tsDCSが細胞膜を横切る細胞内および細胞外空間との間のイオン分布の変化を誘発することを示唆しており、これは現在の向き^{9、10、1110,}に⁹応じて神経活動を促進または阻害することができる。¹¹しかし、最近まで、モトニューロンに対するこの影響の直接的な確認は欠けていた。

ここでは、ニューロン脊髄ネットワークのアノダルまたは陰極偏光に応答してモトニューロン膜および発火特性の変化を観察するために、麻酔付きラットの腰椎脊髄モトニューロンからの電気電位の記録を生体内で行う詳細なプロトコルについて説明する。細胞内記録は、ニューロンの特性の調査のいくつかの領域を開き、以前に使用された細胞外技術^99、1212のために利用できない。例えば、tsDCSによって誘導される直接電流流れに対するモトニューロン膜電圧応答を正確に測定し、スパイク発生の電圧閾値を示したり、アクション電位パラメータを解析したりすることができる。また、この技術により、入力抵抗などのモトニューロン受動膜特性を判断し、細胞内刺激電流とモトニューロンのリズミカルな発火頻度との関係を観察することができます。記録されたモトニューロンの抗ドロミック同定は、機能的に同定された神経(すなわち、屈筋または伸長器にエフェレントを提供する神経)の刺激に基づいて、さらに内在性運動ユニットの種類(速い対低速)を同定することを可能にし、分極が成熟した脊髄神経系の個々の要素に異なる影響を与えるかどうかをテストする機会を与える。記録の安定性と信頼性に関する記録および高い要件に先行する広範な手術のために、この技術は非常に困難であるが、1つのモトニューロンの電気生理学的特性の直接的かつ長期的な評価を可能にする:tsDCSの適用前、適用中および適用後、その急性作用および持続効果の両方を決定するために重要である^13。モトニューロンが直接筋筋線維¹⁴を活性化し、筋収縮および発達力¹⁵のフィードバック制御に関与するように^、16は運動部または筋肉収縮特性に対するtsDCSの観察された影響は、モトニューロンの興奮性または発火特性の変調にリンクされ得る。^,