هذه الطريقة تسمح بتسجيل قوة الارتعاش والتقلصات tetanic و إمكانية العمل في ثلاثة أنواع من وحدات المحركات في العضلات المعدية الجرذان. يتم تحفيز العزل الوظيفي لوحدة محرك واحد عن طريق التحفيز الكهربائي لمحور عصبي.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
* These authors contributed equally
هذه الطريقة تسمح بتسجيل قوة الارتعاش والتقلصات tetanic و إمكانية العمل في ثلاثة أنواع من وحدات المحركات في العضلات المعدية الجرذان. يتم تحفيز العزل الوظيفي لوحدة محرك واحد عن طريق التحفيز الكهربائي لمحور عصبي.
يحدد هذا العمل العزل الوظيفي للوحدات الحركية (MUs)، وهي طريقة كهربية قياسية لتحديد خصائص الوحدات الحركية في عضلات hindlimb (مثل عضلات الجهاز الهضمي الوسيط، soleus، أو العضلات النباتية) في الفئران التجريبية. عنصر حاسم في هذه الطريقة هو تطبيق المحفزات الكهربائية التي يتم تسليمها إلى محور المحرك المعزول عن الجذر البطني. ويمكن تقديم المحفزات على فترات ثابتة أو متغيرة بين النبضات. هذه الطريقة مناسبة للتجارب على الحيوانات في مراحل مختلفة من النضج (الشباب والكبار أو كبار السن). وعلاوة على ذلك، يمكن استخدام هذا البروتوكول في التجارب التي تدرس التباين واللدونة من وحدات المحركات التي أثارها مجموعة كبيرة من التدخلات. نتائج هذه التجارب قد زيادة المعرفة الأساسية في علم وظائف الأعضاء العضلية و ترجمتها إلى تطبيقات عملية. يركز هذا الإجراء على التحضير الجراحي لتسجيل وتحفيز وحدات MUs ، مع التركيز على الخطوات اللازمة لتحقيق استقرار الاستعداد و إعادة إنتاج النتائج.
وحدات المحرك (MUs) هي أصغر وحدات وظيفية من العضلات الهيكل العظمي. ولذلك، فهم وظيفتها، واللدونة وخصائص انقبالية، فضلا عن آليات تنظيم قوتها، أمر بالغ الأهمية للتقدم في فسيولوجيا العضلات. وقد تم توثيق الخصائص العقدية الأساسية للمقويات ونسب أنواعها الفسيولوجية للعديد من العضلات ، والعضلات في الغالب hindlimb في الحيوانات التجريبية. ومع ذلك ، فإن كل من اللدونة من خصائص MU وآليات تنظيم قوة MU لا تزال غير مفهومة تماما.
مبدأ الأسلوب الموصوف هو denervation واسعة النطاق من العضلات hindlimb باستثناء واحد التحقيق واستئصال لامينك في الفقرات القطنية من أجل إعداد الجذور البطينية رقيقة، كل واحد يحتوي على واحد "وظيفية" محور المحرك، حفز كهربائيا لتسجيل القوة و الحركة المحتملة من MU. باستخدام تقنية الموصوفة في هذه الورقة، فمن الممكن لعزل أكثر من نصف MUs من العضلات المعدية في تجربة ناجحة. وتتألف الفئران وسط gastrocnemius من متوسط 52 MUs (الإناث) أو 57 MUs (الذكور) من ثلاثة أنواع فسيولوجية: S (بطيئة)، FR (مقاومة سريعة) وFF (fatigable سريع)1،2، ولها خصائص العقد متغير3. بالنسبة للتجارب التي تقارن القيم المتوسطة لـ MUs في مجموعات التحكم والتجريبي، فإن عزل وتسجيل وحدات MUs من 10 إلى 30 لكل مجموعة من هذه المجموعات ضروريان. بشكل حاسم، قد تكون وحدات MUs الفردية متاحة للتحفيز لفترات زمنية تتجاوز ساعة واحدة. وعلاوة على ذلك، بما أن هذه التقنية تسمح بتسجيل كل من قوة MU وإمكانات العمل، فإن هذه الطريقة مناسبة لدراسة الظواهر المرتبطة بإنتاج القوة، وتقييم تأثير التعب، ومراقبة العلاقة بين القوة وإمكانات العمل.
وقد أكدت الدراسات السابقة أن خصائص التقلص MU هي من البلاستيك ويمكن تحويرها من خلال العديد من التدخلات. وقد أجريت التجارب باستخدام تقنية وصفها هنا على الفئران ميديال gastrocnemius4 أو غيرها من عضلات hindlimb من الفئران5,6 وكذلك على عضلات القط7, باستخدام طريقة مماثلة لعزلة MU واحد. وقدمت سلسلة أخرى من التجارب باستخدام قطارات المحفزات التي تم تسليمها في فترات متغيرة بين النبضات ملاحظات تتعلق بعمليات التحكم في المحركات ، وتتحول النتائج بشكل عام الانتباه إلى تاريخ التحفيز ، بما في ذلك تأثيرات كبيرة من تحول في المقياس الزمني حتى من حافز واحد ، حاسم لإنتاج القوة8،9.
ويمكن أيضا دراسة وحدات ال MUs باستخدام طرق بديلة. أولاً، إحدى الطرق هي التحفيز المباشر للmotoneurons. استخدم بيرك التحفيز داخل الخلايا من التورون في cat medial gastrocnemius و soleus مع microelectrodes الزجاج المستخدمة بالتوازي لتحديد الخصائص الكهربائية لهذه الخلايا العصبية1,10. وقد اقترحت أساليب أخرى لدراسة MUs في العضلات البشرية، والتي تتطلب تدخل أقل بكثير. لجميع هذه الطرق، يتم إدخال أقطاب تحفيز وتسجيلات في العضلات أو العصب، ويتم تسجيل القوة من الإصبع أو من القدم. وقد استخدمت أول هذه الأساليب لدراسة MUs في أول عضلة بين السوسية الظهرية. لهذه العضلة، التعاقد مع قوة منخفضة، في electromyogram سجلت مع القطب إبرة إدراجها في العضلات تم تحديد إمكانات العمل من وحدة المحرك النشطة واحد فقط. ثم تم متوسط شظايا قوة العضلات المسجلة بالتوازي وبعد كل عمل المحتملة (متوسط ارتفاع أثار). هذه الطريقة تمكن من استخراج قوة وحدة محرك واحد من قوة العضلات تسجيل11. ومع ذلك ، فإن الضعف المنهجي لهذا الإجراء هو أنه لم يتم متوسط قوة نشل واحدة بل أجزاء من الانقباضات التيتانية. ويمكن أيضا دراسة MUs الإنسان باستخدام الطريقة الثانية من microstimulation الكهربائية العضلية باستخدام القطب إدراجها في العضلات12، مما يحفز على جزء من شجرة محور عصبي ، مما يؤدي إلى تنشيط وحدة محرك واحد. الطريقة الثالثة هي التحفيز المجهري مع قطب كهربائي إدراجه في العصب. عندما ينشط القطب واحد فقط محور عصبي المحرك في العصب، واحد فقط عقد وحدة المحرك13. هذه الأساليب الأخيرة لديها بعض القيود، بما في ذلك استقرار وجودة التسجيل، والقيود الأخلاقية والوصول إلى المواد التجريبية. وقد استخدم هذا البروتوكول على نطاق واسع في القطط في 70 و 8014.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ويتعين أن توافق لجنة الأخلاقيات المحلية على جميع الإجراءات وأن تتقيد بالمبادئ التوجيهية للاتحاد الأوروبي بشأن رعاية الحيوانات وكذلك القانون الوطني لحماية الحيوانات.
ملاحظة: يجب تدريب كل مُجرّب يشارك في هذا الإجراء على العمليات الجراحية الأساسية، ويجب أن يحصل على ترخيص صالح لإجراء تجارب حيوانية.
1. التخدير
2. الجراحة
3. التحضير للتسجيل والتحفيز
4. تسجيلات وحدة السيارات
5. الأجهزة الإلكترونية
ملاحظة: برنامج الكمبيوتر المخصصة يتحكم في محفز توفير إمكانية إنشاء أنماط متغيرة من التحفيز بما في ذلك تلك المشار إليها في الخطوة 4.4. يتعاون البرنامج مع المحول التناظري إلى الرقمي (على الأقل 10 كيلو هرتز لتسجيلات MUAP والقوة).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يمكن حساب المعلمات من تقلصات وحدة المحرك وإمكانات العمل على أساس التسجيلات عندما يتم ضمان ظروف مستقرة من التسجيلات. الشكل 1 يقدم تسجيل ممثل من نشل واحد من MU سريع. يظهر التتبع العلوي إمكانات عمل الوحدة الحركية. التأخير بين تقديم التحفيز وبداية عمل وحدة المحرك المحتملة يرجع إلى وقت التوصيل من الجذر البطني إلى العضلات. ويبين الشكل 2 تسجيلا تمثيليا لقوة الكزاز غير المطعّمة لـ MU سريع وقطار من إمكانات عمل الوحدة الحركية.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
إذا كان أداؤها صحيحا من قبل العلماء ذوي الخبرة، ينبغي أن يتم الانتهاء من العنصر الجراحي للبروتوكول الموصوف في غضون ساعتين تقريبا. وينبغي للمرء أن يأخذ عناية خاصة للحفاظ على الظروف الفسيولوجية مستقرة من الحيوان أثناء الجراحة، وخاصة درجة حرارة الجسم وعمق التخدير، والتي ينبغي السيطرة عليها بشكل منهجي من خلال تقييم ردود الفعل التعلق والانسحاب. بعد الجراحة، يجب أن يكون من الممكن الحفاظ على ظروف تسجيل مستقرة لمدة ست ساعات على الأقل.
يبدأ الإجراء التجريبي الحاسم بتقسيم الجذر البطني إلى خيوط رقيقة جدً...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ليس لدى المؤلفين أي تضارب في المصالح للكشف عنه.
وقد دعم هذا العمل منحة المركز الوطني للبحوث البولندية 2018/31/B/NZ7/01028.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| محول القوة | حسب الطلب | ||
| رقم 11255-20 | Dumont # 55 مع سيقان خفيفة ودقيقة | ||
| إضافية ملقط | العلوم الدقيقة | رقم 11150-10 | ملقط دقيق للغاية |
| ملقط | العلوم الدقيقة | رقم 11026-15 | نمط مقعر خاص لقبضة فائقة |
| ملقط | الدقيقة الأدوات | رقم 11023-10 | رفيعة 1 × 2 |
| ملقط | أدوات العلوم الدقيقة | رقم 11251-20 | دومون # 5 |
| Hemostats | أدوات العلوم الدقيقة | رقم 13003-10 | وحدة عزل هارتمان |
| أدوات العشب | S1U5A | ||
| منخفضة الضوضاء Bioamplifer | World Precision Instruments | رمز الطلب 74030 | |
| حاملات الإبرة | غرامة أدوات العلوم | رقم 12503-15 | مع فكي كربيد التنجستن |
| Rongeurs | أدوات العلوم الدقيقة | رقم 16021-14 | فريدمان بيرسون |
| أدوات العلوم الدقيقة | رقم 14101-14 | مستقيم حاد / حاد مع حلقات إصبع كبيرة | |
| مقص | أدوات العلوم الدقيقة | رقم 14075-11 | حاد / حاد |
| أدوات العلوم الدقيقة | رقم 14084-08 | ناعم للغاية | |
| أدوات العلوم الدقيقة | رقم 15000-00 | مستقيم ، مثالي لقطع الأعصاب | |
| محفز | أدوات العشب | S88 | محفز نبض مربع مزدوج الإخراج |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.