Method Article

تسجيل نشاط الشبكة في الدوائر الحساسة للألم في العمود الفقري باستخدام صفائف الأقطاب الدقيقة

DOI:

10.3791/62920

⸱

February 9th, 2022

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1School of Biomedical Sciences and Pharmacy, University of Newcastle, 2School of Electrical Engineering, University of Newcastle

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يتم تحديد الاستخدام المشترك لتكنولوجيا مصفوفة microelectrode والتحفيز الكيميائي الناجم عن 4-aminopyridine للتحقيق في نشاط مسبب للألم على مستوى الشبكة في القرن الظهري للحبل الشوكي.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يتم تحديد أدوار واتصال أنواع محددة من الخلايا العصبية داخل القرن الظهري للحبل الشوكي (DH) بمعدل سريع لتوفير رؤية مفصلة بشكل متزايد للدوائر التي تقوم عليها معالجة آلام العمود الفقري. ومع ذلك ، فإن آثار هذه الاتصالات على نشاط الشبكة الأوسع في DH لا تزال أقل فهما لأن معظم الدراسات تركز على نشاط الخلايا العصبية المفردة والدوائر الدقيقة الصغيرة. بدلا من ذلك ، فإن استخدام صفائف الأقطاب الكهربائية الدقيقة (MEAs) ، والتي يمكنها مراقبة النشاط الكهربائي عبر العديد من الخلايا ، يوفر دقة مكانية وزمنية عالية للنشاط العصبي. هنا ، يتم وصف استخدام MEAs مع شرائح الحبل الشوكي للفئران لدراسة نشاط DH الناجم عن دوائر DH المحفزة كيميائيا باستخدام 4-aminopyridine (4-AP). يقتصر النشاط الإيقاعي الناتج على DH السطحي ، المستقر بمرور الوقت ، المحظور بواسطة tetrodotoxin ، ويمكن التحقيق فيه في اتجاهات شريحة مختلفة. معا ، يوفر هذا المستحضر منصة للتحقيق في نشاط دائرة DH في الأنسجة من الحيوانات الساذجة ، والنماذج الحيوانية للألم المزمن ، والفئران ذات وظيفة مسببة للألم معدلة وراثيا. وعلاوة على ذلك، يمكن استخدام تسجيلات MEA في شرائح الحبل الشوكي المحفزة بتقنية 4-AP كأداة فحص سريع لتقييم قدرة المركبات الجديدة المضادة للحساسية على تعطيل النشاط في DH الحبل الشوكي.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يتم الكشف عن أدوار أنواع محددة من الخلايا العصبية المثبطة والمثيرة داخل الحبل الشوكي DH بمعدل سريع1،2،3،4. معا ، تشكل الخلايا العصبية الداخلية أكثر من 95٪ من الخلايا العصبية في DH وتشارك في المعالجة الحسية ، بما في ذلك nociception. علاوة على ذلك ، فإن هذه الدوائر بين الخلايا العصبية مهمة لتحديد ما إذا كانت الإشارات الطرفية تصعد إلى المحور العصبي للوصول إلى الدماغ والمساهمة في إدراك الألم5،6،7. حتى الآن ، حققت معظم الدراسات في دور الخلايا العصبية DH ....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

أجريت دراسات على ذكور وإناث فئران c57Bl/6 تتراوح أعمارهم بين 3-12 شهرا. تم تنفيذ جميع الإجراءات التجريبية وفقا للجنة رعاية الحيوان والأخلاقيات بجامعة نيوكاسل (البروتوكولان A-2013-312 و A-2020-002).

1. الفيزيولوجيا الكهربية في المختبر

  1. إعداد حلول لإعداد وتسجيل شرائح الحبل الشوكي
    1. السائل الدماغي الشوكي الاصطناعي
      ملاحظة: يستخدم السائل الدماغي الشوكي الاصطناعي (aCSF) في غرفة حضانة الوصلة البينية، حيث يتم تخزين الشرائح حتى يبدأ التسجيل وأثناء التجارب كمواد معطرة ومخففة للأدوية. انظر الجدول 1 للاطلاع على التكوين التفصيلي.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

نموذج نشاط الشبكة في القرن الظهري للحبل الشوكي
تطبيق 4-AP يحفز بشكل موثوق النشاط الإيقاعي المتزامن في الحبل الشوكي DH. ويمثل هذا النشاط زيادة في EAPs و LFPs. الإشارة اللاحقة هي شكل موجي منخفض التردد ، والذي تم وصفه سابقا في تسجيلات MEA30. تعكس التغيرات في نشاط EAP و / أو LFP بعد تطبيق الدواء النشاط العصبي المتغير. وترد أمثلة على EAPs و LFPs في الشكل 3B والشكل 4. ينصب التركيز هنا على المعلمات أو الميزات التالية لبيانات .......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

على الرغم من أهمية DH الشوكي في الإشارات المسببة للألم والمعالجة والاستجابات السلوكية والعاطفية الناتجة التي تميز الألم ، إلا أن الدوائر داخل هذه المنطقة لا تزال غير مفهومة بشكل جيد. كان التحدي الرئيسي في التحقيق في هذه المشكلة هو تنوع مجموعات الخلايا العصبية التي تشكل هذه الدوائر6،31،32. بدأت التطورات الحديثة في التقنيات المعدلة وراثيا ، بقيادة علم البصريات الوراثي وعلم الوراثة الكيميائية ، في كشف هذه الروابط المهمة وتحديد الدو.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ليس لدى المؤلفين أي تضارب في المصالح للإعلان.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تم تمويل هذا العمل من قبل المجلس الوطني للصحة والبحوث الطبية (NHMRC) في أستراليا (منح 631000 ، 1043933 ، 1144638 ، 1184974 إلى B.A.G. و R.J.C.) ومعهد هنتر للبحوث الطبية (منحة إلى B.A.G. و R.J.C.).

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
4-أمينوبيريدينسيجما ألدريتش275875-5G
100٪ إيثانولثيرمو فيشرAJA214-2.5LPL
CaCl2< / sub> 1Mبانكسيا Scientific0430 / 1L
Carbonox (كربوجين - 95٪ O2< / sub> ، 5٪ CO2< / sub>)Coregas219122
مقص زنبركي طويل مقبض منحنيأدوات العلوم الدقيقة15015-11
حضانة
مصل الأبقار الجنينيThermo Fisher10091130
ملقط دومون # 5أدوات العلوم الدقيقة11251-30
جلوكوزثيرمو فيشرAJA783-500G
مصل الحصانثيرموفيشر 16050130
المجهر المقلوبZeissAxiovert10
KClThermo FisherAJA383-500G
KetamineCevaKETALAB04
مقص جراحي كبيرأدوات العلوم الدقيقة14007-14
Loctite 454 مسامير لاصقة فوريةومستلزمات صناعيةL4543G
MATLABMathWorksR2018b
MEAs ، أنظمة متعددة القنوات ثلاثية الأبعاد60-3DMEA100 / 12 / 40iR-Ti ، 60-3DMEA200 / 12 / 50iR-Ti60 أقطاب نيتريد التيتانيوم (TiN) مع قطب مرجعي داخلي واحد ، منظم في شبكة مربعة 8x8. الأقطاب الكهربائية هي 12 & micro; م في القطر, 40 & م (100/12/40) أو 50 & ميكرو ؛ م (200/12/50) عالية ومتباعدة بشكل متساوي 100 & مايكرو; م (100/12/40) أو 200 & ميكرو ؛ م (200/12/50) على حدة.
أنظمة الرأس متعددة القنواتفي الشرق الأوسط وأفريقياMEA2100-HS60
MEA أنظمةمتعددة القنواتMCS-IFB 3.0
ALAHSG-MEA-5BD
نظام التروية MEAأنظمة متعددة القنواتPPS2
MEAs ،أنظمة مستوية متعددة القنوات60MEA200 / 30iR-Ti ، 60MEA500 / 30iR-Ti60 قطبا كهربائيا من نيتريد التيتانيوم (TiN) مع قطب مرجعي داخلي واحد ، منظم إما في شبكة مربعة 8 × 8 (200/30) أو شبكة مستطيلة 6 × 10 (500/30). الأقطاب الكهربائية هي 30 & ميكرو; م في القطر ومتباعدة بشكل متساو 200 & م (200/30) أو 500 وميكرو ؛ م (500/30) على حدة.
MgCl2< / sub> ThermoFisherAJA296-500G
كاميرا مجهرMoticMoticam X Wi-Fi
Channel Analyzer SoftwareV2.17.4
برنامج متعدد القنواتمتعددة القنواتV 2.17.4
NaClThermo FisherAJA465-500G
NaHCO3< / sub> ThermoFisherAJA475-500G
NaH 2< / sub>PO 4< / sub>Thermo FisherACR207805000
Rongeursأدوات العلوم الدقيقة16021-14
مقص زنبركي صغيرأدوات العلوم الدقيقة91500-09
مقص جراحي صغيرأدواتالعلوم الدقيقة14060-09
السكروزالحرارية فيشرAJA530-500G
Supergluecyanoacrylate لاصق
TetrodotoxinAbcamAB120055
طاولة عزل الاهتزازNewportVH3048W-OPT
الاهتزاز microtomeLeicaVT1200 S
غرفة واجهة الهواء المصنوعة حسب الطلب أنظمة متعددة القنوات متعددة التمهيد Multi أنظمة

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Smith, K. M., et al. Calretinin positive neurons form an excitatory amplifier network in the spinal cord dorsal horn. eLife. 8, 49190(2019).
  2. Smith, K. M., et al.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Spinal Nociceptive CircuitsMicroelectrode ArraysDorsal Horn ActivitySpinal Cord Slices4 Aminopyridine StimulationNetwork Activity RecordingLocal Field PotentialsExtracellular Action PotentialsChronic Pain ModelsVoltage Gated Sodium Channels

Related Articles