脊髄刺激時の運動ニューロンにおける全細胞パッチクランプ記録のための脊髄スライスの ex vivo 調製

脊髄刺激(SCS)は、脊髄損傷(SCI)後の自発運動機能を効果的に回復させることができます。Andreas Rowaldらは、SCSが下肢の自発運動と体幹機能を1日で可能にすることを報告しました¹。自発運動回復のためのSCSの生物学的メカニズムを探ることは、より正確なSCS戦略を開発するための重要かつトレンドの研究分野です。例えば、Grégoire Courtineのチームは、脊髄の興奮性Vsx2介在ニューロンとHoxa10ニューロンがSCSに応答する重要なニューロンであり、細胞特異的なニューロモデュレーションがSCI²後のラットの歩行能力を回復するために実行可能であることを実証しました。しかし、単一細胞スケールでのSCSの電気的メカニズムに焦点を当てた研究はほとんどありません。古典的なイ^{カ実験3,4,5}では、閾値超の直流刺激が活動電位(AP)を誘発できることはよく知られていますが、SCSなどのパルス交流電気刺激が運動信号の生成にどのように影響するかはまだ不明です。

脊髄内神経回路の複雑さを考えると、SCSの電気的メカニズムを調べるためには、細胞集団の適切な選択が重要です。SCSは固有受容経路⁶を活性化することによって運動機能を回復させるが、運動ニューロンは、固有受容感覚情報の求心性入力⁷の統合から導かれる運動指令を実行する最後の単位である。したがって、SCSで運動ニューロンの電気的特性を直接研究することは、脊髄運動調節の根底にある論理を理解するのに役立ちます。

周知のように、パッチクランプは、極めて高い時空間分解能を有する細胞電気生理学的記録のゴールデンスタンダードな方法^である8。そこで、本研究では、SCSに対する運動ニューロンの電気的応答を研究するためにパッチクランプを用いて方法を検討する。脳パッチクランプ⁹と比較して、脊髄パッチクランプは、以下の理由により、より困難である:(1)脊髄は、より優れた細胞生存率を得るために、非常に細かいマイクロマニピュレーションと厳密な氷冷メンテナンスを必要とする、小さな体積の脊柱管によって保護されている。(2)脊髄は細すぎて切断トレイに固定できないため、低融点アガロースに浸漬し、固化後にトリミングする必要があります。

したがって、この方法は、脊髄を解剖し、同時に細胞の生存率を維持するための技術的な詳細を提供し、運動ニューロン上のSCSの電気的メカニズムをスムーズに研究し、不必要な試行錯誤を回避します。