Özet

성인 마우스에서의 모터 단위 제작 룸버 Motoneuron과 포스의 동시 세포 녹화<em> 생체에</em

Published: December 05, 2012
doi:

Özet

이 새로운 방법은 하나의 성인 마우스 motoneuron과 근육 섬유에 의해 생성 된 힘의 측정의 동시 세포 녹음을 할 수 있습니다. 정상과 유전자 변형 동물의 모터 장치의 전기 및 기계적 성질의 결합 조사 신경 근육 시스템의 연구를위한 돌파구이다.

Abstract

가 (1) 쉽게 식별 할 목표를 (근육 섬유)를 갖는와하는 것은 따라서 매우 잘 알려진 기능을 갖는 고유의 특성을 가진 중추 신경계의 신경 세포이기 때문에 척추 motoneuron 긴 신경 기능을 연구하기위한 좋은 모델 시스템 왔습니다 (근육 수축을 조절하는), (2) 많은 척추와 내림차순 네트워크의 수렴 대상 "최종 공통 경로"의 따라서 이름 존재하며, (3)이 가능 날카로운 세포 전극과 함께 침투 할 수있는 대형 소마를 갖는 . 또한, 생체에서 공부했을 때, 그것은 동시에 motoneurons과 근육 목표에 의해 개발 된 힘의 전기 활동을 기록 할 수 있습니다. 생체에 motoneurons의 세포 녹음을 수행하는 것은 동시에 공부 할 수있는 독특한 위치에 experimentalist 넣어, "모터 유닛"(motoneuron, 그 축삭에 지정된 이름의 모든 격실, 그리고가 1 innervates 근육 섬유) : motoneuron에 impinging 입력은 motoneuron의 electrophysiological 속성 및 motoneurons의 생리적 기능에서 이러한 특성의 영향은 그 모터 장치에 의해 발생 된 힘을 즉. 준비가 마비 될 수 있으며 따라서 세포 내 기록에 대한 기계적 안정성이 감소되기 때문에 그러나,이 방법은 매우 어려운 것입니다. 따라서, 실험의이 종류는 고양이와 쥐의 달성되었습니다. 이 정상과 유전자 변형 생쥐에서 유사한 실험을 수행 할 수 있었던 경우에는 척추 모터 시스템의 연구는 강력한 도약을 수 있습니다.

기술적 인 이유로, 마우스의 척수 네트워크의 연구는 대부분 motoneurons과 척추 네트워크 유치 체외 준비에 신생아로 제한되었습니다 motoneurons는 목표에서 분리하고, 슬라이스, 미주리에서 공부했을 때 아르toneurons들은 입력의 대부분에서 구분됩니다. 최근까지 몇 그룹은 우리가 성인 마우스에 생체에 5,6를 motoneurons 매우 안정적인 레코딩을 얻을 수 새로운 준비를 출판 저희 팀을 포함, 생체 2-4 motoneurons의 세포 레코딩을 수행하기 위해 관리했습니다. 그러나, 이러한 녹음 즉, 이러한 motoneurons의 힘 출력을 기록 할 수있는 가능성이없는, 마비 동물에서 얻은되었습니다. 여기 우리가 motoneurons의 electrophysiological 속성 및 모터 유닛에 의해 개발 된 힘의 동시 녹음을 얻을 수있었습니다있는이 원래 준비의 확장을 제시한다. 그것은 우리가 자신의 힘 프로필에 따라 motoneurons의 다른 유형을 식별함으로써 자신의 기능을 공개 할 수 있으므로 이것은 중요한 성과입니다. 유전자 모델은 척추 segmental 회로 7-9 방해가, 또는 인간의 disea를 reproducting와 커플 링SE 10,11, 우리는이 기술이 척추 모터 시스템의 연구를위한 필수 도구가 될 것으로 기대합니다.

Protocol

1. 단계 하나 사전 마취 약물 : 마취의 유도 전에 10-15 분, 각각 타액의 분비 및 부종을 방지하기 위해 아트로핀 (0.20 밀리그램 / kg)와 methylprenidsolone (0.05 MG) 하위 cutaneously를 삽입. 2. 2 단계 마취의 유도 : pentobarbital 나트륨 (70 밀리그램 / kg) 또는 케타민 / xylazine (10 MG / kg, 각각 100 밀리그램 / kg 이상) 간 peritoneally의 혼합물을 주입. 마우스가…

Representative Results

그림 1은 침투 후 삼두근의 Surae 그룹에서 motoneuron를 식별하는 방법을 보여줍니다. 낮은 자극 강도에서 만 monosynaptic EPSP는 (그림 1A) 관찰 할 수 있습니다. 높은 강도에서 EPSP는 "orthodromic '스파이크를 (그림 1B) 게재 할 수있을만큼 큰 수 있습니다. 더 높은 자극 강도에서 모든 – 또는 – 없음 antidromic 스파이크는 monosynaptic EPSP (그림 1C)보다 짧은 ?…

Discussion

여기에 설명 된 준비가 성인 마우스, 허리 motoneuron과 축삭에 의해 innervated 근육 섬유에 의해 생성 된 힘의 측정을 동시에 세포 내 기록에서 허용하는 첫 번째입니다.

때문에 동물의 작은 크기이 준비에 필요한 수술 기술 얻기 위해 도전 할 수 있습니다. 이러한 기술을 마스터하고 나면 단, 전체 수술은 세 시간 수행 할 수 있으며, 동물 레코딩을위한 수술 절차의 종료 후 7 더 ?…

Açıklamalar

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

이 작품은 Fondation 뿌린 라 공들인 Médicale (FRM), ALS 연구 (ALS 협회), NIH NINDS 교부금 NS05462와 NS034382, 그리고 ANR 부여 HyperMND에 대한 밀튼 Safenowitz 박사 동지의 재정 지원 덕분에 가능했다되었습니다.

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

Referanslar

  1. Liddel, E. G. T., Sherrington, C. S. Recruitment and some other factors of reflex inhibition. Proc. R. Soc. London. B, 488-518 (1925).
  2. Huizar, P., Kuno, M., Miyata, Y. Electrophysiological properties of spinal motoneurones of normal and dystrophic mice. The Journal of physiology. 248, 231-246 (1975).
  3. Alstermark, B., Ogawa, J. In vivo recordings of bulbospinal excitation in adult mouse forelimb motoneurons. Journal of neurophysiology. 92, 1958-1962 (2004).
  4. 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).
  5. Manuel, M., et al. Fast kinetics, high-frequency oscillations, and subprimary firing range in adult mouse spinal motoneurons. J. Neurosci. 29, 11246-11256 (2009).
  6. 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).
  7. 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).
  8. 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).
  9. 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).
  10. Gurney, M. E., et al. Motor neuron degeneration in mice that express a human Cu,Zn superoxide dismutase mutation. Science. 264, 1772-1775 (1994).
  11. 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).
  12. Simpson, D. P. Prolonged (12 hours) intravenous anesthesia in the rat. Laboratory animal science. 47, 519-523 (1997).
  13. Burke, R. E. Motor Unit Types – Functional Specializations in Motor Control. Trends Neurosci. 3, 255-258 (1980).
  14. Kerkut, G. A., Bagust, J. The isolated mammalian spinal cord. Prog. Neurobiol. 46, 1-48 (1995).
  15. Carp, J. S., et al. An in vitro protocol for recording from spinal motoneurons of adult rats. Journal of Neurophysiology. 100, 474-481 (2008).
  16. 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).
  17. Husch, A., Cramer, N., Harris-Warrick, R. M. Long duration perforated patch recordings from spinal interneurons of adult mice. Journal of Neurophysiology. , (2011).
  18. 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).
  19. 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).
  20. 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).

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Manuel, M., Heckman, C. Simultaneous Intracellular Recording of a Lumbar Motoneuron and the Force Produced by its Motor Unit in the Adult Mouse In vivo. J. Vis. Exp. (70), e4312, doi:10.3791/4312 (2012).

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