بين الخلايا تسجيل في وقت واحد من العصبون الحركي القطني والقوة التي تنتجها وحدة موتور في الماوس الكبار في الجسم الحي

الهدف العام من هذا الإجراء هو دراسة الخصائص الفيزيولوجية الكهربائية والانقباضية لوحدة حركية واحدة في الفأر من خلال إجراء تسجيلات داخل خلوية للعصبونات الحركية في الجسم الحي. يتم تحقيق ذلك أولاً عن طريق كشف النخاع الشوكي والعضلة المستهدفة، ثم يتم تثبيت محول طاقة القوة في وتر العضلة.

بعد ذلك، يتم تحفيز العصبون الحركي باستخدام قطب كهربائي داخل خلوي، مما يؤدي إلى انقباض الوحدة الحركية المسجلة. وفي النهاية، يمكن تحديد الخصائص الفيزيولوجية الكهربائية للعصبون الحركي بالتزامن مع الخصائص الانقباضية لوحدته الحركية. ويعد العرض المرئي لهذه التقنية أمراً بالغ الأهمية لأن خطوات الجراحة المجهرية صعبة التعلم للغاية نظراً لصغر حجم الحيوان.

لبدء الإجراء، يتم تخدير الفأر عن طريق حقن pentobarbital sodium أو خليط من ketamine و xylazine في التجويف البريتوني. تأكد من عدم وجود منعكس قرص الأصابع لدى الفأر. بعد ذلك، يتم إجراء شق فوق الرغامي باستخدام مقص غير حاد وسحب الجلد بعيداً على كلا الجانبين.

بعد ذلك، قم بتشريح الغدة اللعابية باستخدام ملقط غير مدبب. وللكشف عن العضلتين الرقيقتين اللتين تغطيان الرغامي، قم بفصل العضلتين لإظهار الرغامي. استخدم في ذلك ملقط Dumont seven.

مرر خيطين من خيوط جراحة الحرير ذاتية الامتصاص بمقاس 4 تحت الرغامي. ثم قم بإجراء قطع مستعرض في الرغامي بين حلقتين غضروفيتين، مع مراعاة عدم قطع الرغامي بشكل كامل.

الآن، أدخل الأنبوب الرغامي داخل الرغامي. ثم قم بتثبيت جانبي فتحة الإدخال عن طريق ربط الغرز فوقها. بعد ذلك، قم بتوصيل الأنبوب الرغامي بجهاز تهوية الفئران وجهاز قياس ثاني أكسيد الكربون (capnograph).

قم بعد ذلك بتوصيل جهاز التنفس الصناعي بالأكسجين النقي من خلال كيس امتثال. اضبط معاملات جهاز التنفس بحيث لا يقاوم الفأر التهوية الاصطناعية، ويكون الضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون في نهاية الزفير مستقراً بين 4% و5%. في هذه الخطوة، قم بكشف الوريد الوداجي على أحد جانبي الرقبة باستخدام تقنيات التشريح الكليل.

ينقسم الوريد الوداجي إلى جذعين رئيسيين، وهما الوريد الوجهي الأمامي والخلفي. افصل الوريد بعناية عن النسيج الضام المحيط به. ثم مرر خيطين من خيوط خياطة الحرير (silk suture) مقاس 6 تحت الوريد، مع الحرص على مباعدتهما قدر الإمكان على طول الوريد.

بعد ذلك، ضع مشبك وعاء دموي صغيراً على الجانب القريب من الوريد وقم بربط الجانب البعيد من الوريد. وباستخدام مقص قزحية دقيق للغاية، قم بإجراء شق مستعرض صغير في الوريد. كن حذراً جداً لكي لا تقطع الوريد بشكل كامل.

بعد ذلك، أدخل قسطرة فرنسية واحدة مجهزة مسبقاً في الفتحة وصولاً إلى مشبك الوعاء الذي يثبت الوريد والقسطرة معاً. قم بإزالة مشبك الوعاء بعناية. ثم ادفع القسطرة بضعة مليمترات إضافية داخل الوريد. قم بتثبيت القسطرة عن طريق ربطها بالخيوط الجراحية على جانبي موضع الإدخال.

بعد ذلك، قم بتوصيل أحد القسطرات بمحقنة أو مضخة محاقن لحقن جرعات إضافية من المخدرات مثل pentobarbital sodium أو ketamine xylazine. كرر الإجراء في وريد آخر وقم بتوصيل القسطرة الأخرى بمضخة محاقن لإجراء تسريب وريدي بطيء لمحلول glucose بتركيز 4% يحتوي على sodium bicarbonate بتركيز 1% وplasmon بتركيز 14%. في النهاية، أغلق جلد الرقبة باستخدام إبرة خياطة.

بعد ذلك، أعِد الفأر إلى وضعية الانكباب. الآن، قم بإجراء شق من أعلى الفخذ وصولاً إلى وتر أخيل. افصل الجلد عن العضلات الكامنة تحته، وكن حذراً لعدم إتلاف الأوعية الدموية.

بعد ذلك، حدد الحافة الأمامية للعضلة ذات الرأسين الفخذية، والتي تظهر كخط أبيض يمتد على طول الفخذ. ثم افتح بعناية على طول هذا الخط من الركبة وصولاً إلى عظم الورك. باعد بين العضلات للكشف عن العصب الوركي الموجود أسفل العضلة ذات الرأسين الفخذية.

قم بتشريح العضلة ذات الرأسين الفخذية بعناية ثم أزلها. ولكشف العصب الوركي وعضلات الترايسبس سوري (tricep Siri)، حدد العصب الظنبوبي الواقع بين العصب الشظوي المشترك والعصب السورالي. ومن بين الفروع المختلفة للعصب الظنبوبي، حدد الفروع التي تغذي عضلة الترايسبس سوري (tricep sury) وتمييزها عن الفروع التي تتجه إلى عمق أكبر.

باستخدام خيط حريري OTT عيار ثمانية، اربط جميع فروع العصب الظنبوبي معاً مع الحفاظ على سلامة الفروع التي تغذي العضلة الساقية الثلاثية. اقطع العصب الظنبوبي في أبعد نقطة ممكنة عن العقدة. حدد الفقرتين الصدرية T 13 والقطنية L 1، مع العلم أن T 13 هي آخر فقرة تتصل بها الأضلاع.

بعد ذلك، قم بتثبيت العمود الفقري باستخدام مشابك كانينغهام (Cunningham) للفقرات في الحبل الشوكي على كل جانب من T 13 و L one. واحذر من ضغط الحبل الشوكي، بل قم بتطبيق قدر بسيط من الشد على المحور الطولي. تأكد من أن العمود الفقري مثبت جيداً عن طريق الضغط عليه برفق باستخدام الملقط.

باستخدام ملاقط R الدقيقة، قم بإزالة النواتئ الشوكية ثم الصفيحات فوق T 13 و L one للكشف عن النخاع الشوكي. بعد ذلك، ضع حماماً بلاستيكياً مصنعاً خصيصاً لإحاطة النخاع الشوكي. ثم قم بتثبيت الحمام في مكانه باستخدام خيط حريري من قياس four aught.

أخيرًا، تأكد من أن الحوض مقاوم للماء عن طريق سده باستخدام مانع تسرب سريع التصلب. وبمجرد جفاف المادة السادة، قم بإزالة القطن الذي يغطي الحبل الشوكي واملأ الحوض بالزيت المعدني. استخدم مشبكًا فقاريًا آخر لتثبيت إحدى النتوءات الشوكية في المنطقة العجزية.

من أجل دعم منطقة الظهر في الحيوان، استخدم مشبكاً ثالثاً لتثبيت الطرف الخلفي الأيمن والكاحل في وضعية ثني بزاوية 90 درجة عند الركبة، مع ثني الطرف بزاوية 90 درجة عند الركبة والكاحل. قم بإزالة الشاش الذي يغطي منطقة الطرف الخلفي. قم بتشريح وتر أخيل وفصله عن الأنسجة المحيطة.

قم بفصل العضلة ثلاثية الرؤوس عن الأنسجة المحيطة قدر الإمكان باستخدام إبرة مسننة. مرر خيط جراحة حريري مقاس 6/0 عبر وتر أخيل وقم بعمل عقدة ثلاثية حول الوتر. بعد ذلك، ضع محول طاقة القوة بالقرب من العقدة.

بعد ذلك، قم بتثبيت الوتر بمحول القوة باستخدام خيط حريري، ثم اقطع الجزء القاصي من الوتر. بعد ذلك، أدخل سلكين من الفولاذ المقاوم للصدأ تحت لفافة العضلة التوأمية الساقية. يتم توصيل هذه الأسلاك بمضخم تيار متردد خارج الخلية.

لتسجيل تخطيط كهربائية العضلات (EMG)، ضع العصب الساقي ثلاثي الرؤوس على الكاثود لقطب خطافي مع ملامسة الأنود لعضلة مجاورة. ثم قم بتحفيز العصب الساقي ثلاثي الرؤوس باستخدام نبضة مربعة مدتها 50 microsecond وبشدة متزايدة عند تردد منخفض حتى يتم ملاحظة أقصى سعة للتقلص. ثم قم بتحفيز العصب الساقي ثلاثي الرؤوس باستخدام نبضة مربعة مدتها 50 microsecond وبشدة متزايدة عند تردد منخفض حتى يتم ملاحظة أقصى سعة للتقلص.

توضح هذه الأشكال كيفية تحديد عصبون حركي من مجموعة العضلة ثلاثية الرؤوس الساقية. فبعد الاختراق عند شدة تحفيز منخفضة، يمكن ملاحظة EPSP أحادي المشبك فقط عند شدة أعلى. وقد يكون الـ EPSP كبيراً بما يكفي لتحفيز نبضة تقويمية عند شدة تحفيز أعلى من ذلك، وتكون هذه النبضة إما كل شيء أو لا شيء.

تظهر الموجة الطرفية العكسية (Antidromic spike) بفترة كمون أقصر من جهد ما بعد التشابك الاستثاري (EPSP) أحادي التشابك. وفي حال حقن تيار كافٍ عبر القطب الدقيق لتحفيز حدوث موجة، يمكن تسجيل نشاط تخطيط كهربائية العضلات (EMG) في العضلة بعد تأخير قصير، يليه تقلص عضلي.

بعد تحديد العصبون الحركي، يمكن توصيف خصائصه الفيزيولوجية الكهربائية. على سبيل المثال، يوضح هذا الشكل كيفية قياس مقاومة الدخل باستخدام نبضات تيار فائقة الاستقطاب ومزيلة للاستقطاب، ورسم تباينات جهد الغشاء مقابل كمية التيار المحقون. كما يمكن دراسة الخصائص التقلصية للوحدة الحركية باستخدام بروتوكولات تحفيز متنوعة.

على سبيل المثال، يمكن الحصول على العلاقة بين القوة والتردد عن طريق حقن نبضات تيار قصيرة بترددات مختلفة في العصبون الحركي. ومن ثم يمكن رسم القوة في الحالة المستقرة مقابل تردد نبضات التيار لإظهار منحنى قوة-تردد سيني (sigmoidal). وبمجرد إتقان الجراحة، يمكن تنفيذ جزء من هذه التقنية في غضون ثلاث ساعات إذا تم القيام بها بشكل مثالي وصحيح.