تتبع العتبة الكهربائية ذات الحلقة المغلقة في الوقت الفعلي مفتوحة المصدر لأبحاث الألم الانتقالية

يمكن استخدام هذه الأداة للتحقيق في آليات مختلفة لحساسية مستقبلات الألم ، وهذا هو التحسس الذي يمكن أن يدفع بعض أشكال الألم المزمن. يوفر تتبع العتبة الكهربائية الآلي مقياسا موثوقا به عبر الإنترنت وفي الوقت الفعلي لاستثارة مستقبلات الألم. على هذا النحو ، يوفر هذا الإجراء جسرا انتقاليا مهما ، مما يسمح بإجراء القياسات في كل من البشر والحيوانات.

بنفس الطريقة ، مما يسمح بتقييم الأمراض والعلاجات الفعالة. في المستقبل ، يمكن استخدام AP Track في مرضى الألم المزمن لتأكيد ما إذا كان العامل العلاجي يعمل على تطبيع استثارة مستقبلات الألم الحساسة. وهذا من شأنه أن يمثل علامة حيوية حاسمة للفعالية.

نتوقع أن تكون مجموعة أدواتنا مفتوحة المصدر ، AP Track ، مفيدة لعلماء الفيزيولوجيا الكهربية الذين يدرسون محفزات الحلقة الزمنية ذات الأحجام المختلفة. على سبيل المثال، نعتقد أيضا أنه سيكون مفيدا لدراسة علم البصريات الوراثي. تعد إدارة التجربة والبرامج في وقت واحد أمرا صعبا في البداية ، لذلك أوصي المستخدمين بتحميل البيانات المسجلة مسبقا في AP Track للتعرف على استخدامها قبل محاولة التجربة.

لقد قدمنا بيانات تجريبية. للبدء ، قم بتوصيل لوحة الاستحواذ بالكمبيوتر باستخدام الكبل الذي توفره الشركة المصنعة ، وقم بتشغيلها. بعد ذلك ، قم بتوصيل لوحة IO بالاستيراد التناظري على لوحة الاستحواذ وقم بتوصيل Intan RHD Recording Headstage بلوحة الاستحواذ باستخدام كبل واجهة طرفية تسلسلية.

بعد ذلك ، قم بتوصيل Pulse Pal بالكمبيوتر. قم بتقسيم إشارة قناة إخراج Pulse Pal الأولى باستخدام BNC T Splitter ، ثم قم بتوصيلها بإدخال محفز التيار المستمر ولوحة IO ، بحيث يمكن تسجيل أمر الجهد التناظري. قم بتوصيل قناة إخراج Pulse Pal الثانية بلوحة IO لتسجيل علامات حدث TTL للتحفيز.

للتجميع باستخدام محفز تيار ثابت يتم التحكم فيه بالاتصال الهاتفي ، قم بتشغيل محفز تيار ثابت وقم بتوصيل لوحة التحكم في محرك السائر بمحرك السائر باستخدام الكابل المزود من الشركة المصنعة والحامل المغناطيسي. قم بتوصيل لوحة التحكم بالكمبيوتر مباشرة باستخدام أي كابل USB-A إلى USB micro B قياسي. قم بتوصيل لوحة التحكم ومحرك السائر بقوس تثبيت مخصص ، واضبط قرص سعة التحفيز على محفز التيار المستمر على صفر مللي أمبير.

بعد ذلك ، قم بتوصيل محول برميل مخصص ببرميل محرك السائر. قم بتوصيل محرك السائر وجهاز التثبيت المخصص بقرص سعة التحفيز على محفز التيار المستمر باستخدام محول البرميل ، وقم بتشغيله. افتح واجهة المستخدم الرسومية AP Track وقم بإنشاء تسجيل فسيولوجي كهربي مستقر للعصب المحيطي.

تحديد المجال المستقبلي على الجلد ووضع القطب المحفز هناك. في قائمة الخيارات ، حدد قناة الزناد واختر قناة ADC التي تحتوي على علامة TTL للتحفيز الكهربائي من قناة إخراج Pulse Pal الثانية. ثم حدد قناة البيانات واختر القناة التي تحتوي على بيانات الفيزيولوجيا الكهربية.

انقر فوق اتصال لتوصيل AP Track بجهاز Pulse Pal ومحرك السائر. قد يستغرق هذا لحظة. بمجرد الاتصال ، ستحدد لوحة التحكم في محرك السائر نفسها في الموضع صفر.

في لوحة التحكم في التحفيز ، حدد الحد الأدنى والحد الأقصى لسعة التحفيز الأولية باستخدام شريط التمرير. تأكد من ضبط التحفيز الحالي فوق الصفر ، بحيث يتم إنشاء علامات TTL. انقر فوق F لتحميل ملف يحتوي على تعليمات التحفيز ، ثم انقر فوق السهم الأيمن لبدء نموذج التحفيز المحمل.

سيبدأ تحديث المخطط النقطي الزمني بالاستجابة للتحفيز الكهربائي، مع عرض كل استجابة تحفيز جديدة كعمود جديد على اليمين. لاكتشاف جهود عمل الخلايا العصبية المفردة بنجاح، انتقل إلى لوحة الرسم النقطية الزمنية واضبط قيم عتبة الصورة المنخفضة والكشف والعالية. مع تعيين عتبات الصورة المناسبة ، سيتم ترميز أحداث عبور العتبة المكتشفة بواسطة الخوارزميات باللون الأخضر.

بشكل منهجي ، حرك القطب المنبه حول منطقة الجلد المعصبة بالعصب. راقب مخطط البيانات النقطية الزمنية لثلاثة أحداث عبور عتبة تظهر على التوالي في نفس زمن الانتقال بينما يكون القطب في نفس موضع التحفيز. يشير هذا إلى تحديد جهد عمل الخلايا العصبية المحيطية بزمن انتقال ثابت.

بعد تحديد جهد عمل الخلية العصبية المفردة على مخطط البيانات النقطية الزمنية، حرك شريط التمرير الخطي الرمادي على الجانب الأيمن من المخطط لضبط موضع مربع البحث. ثم اضبط مربع البحث باستخدام شريط التمرير الدوار على عرض مناسب. اجعل عرض مربع البحث ضيقا.

لبدء تتبع الإجراء المستهدف المحتمل ، انقر فوق علامة الجمع أسفل جدول التتبع متعدد الوحدات. ستتم إضافة صف جديد إلى الجدول يحتوي على تفاصيل إمكانات الإجراء المستهدف ، بما في ذلك موقع الكمون ، والنسبة المئوية لإطلاق أكثر من اثنين إلى 10 محفزات ، وسعة الذروة المكتشفة. سيتم تنفيذ خوارزمية تتبع زمن الوصول تلقائيا عليها عند كل تحفيز كهربائي لاحق.

حدد مربع ارتفاع المسار في الجدول لنقل مربع البحث إلى الموضع المناسب لإمكانية الإجراء المحددة هذه. احسب سرعة توصيل الخلية العصبية الطرفية بقسمة المسافة بين موقعي التحفيز والتسجيل على زمن الانتقال المعروض في الجدول. لإجراء تتبع العتبة الكهربائية ، اضبط معدلات الزيادة والنقصان في لوحة التحكم في التحفيز على المعدل المطلوب.

حافظ على هذه القيم متساوية. تأكد من ضبط تردد التحفيز على معدل مناسب ، عادة من 0.25 إلى 0.5 هرتز. اضبط سعة التحفيز يدويا تقريبا على العتبة الكهربائية للخلية العصبية.

بعد ذلك ، حدد مربع عتبة المسار في جدول التتبع متعدد الوحدات ، والذي سيبدأ خوارزمية تتبع العتبة الكهربائية. في جدول التتبع متعدد الوحدات ، راقب معدل إطلاق النار. يشير معدل إطلاق النار بنسبة 50٪ إلى أنه تم تحديد العتبة الكهربائية التقريبية وسيتم تحديث قيمة العتبة.

أخيرا ، قم بتطبيق معالجة تجريبية على المجال المستقبلي واستمر في تتبع العتبة الكهربائية. وهذا سيحدد التغيرات في استثارة الخلايا العصبية الطرفية. يظهر هذا الشكل الآثار المتسلسلة لألياف C البشرية للعصب الدائم السطحي أثناء تجربة تصوير الأعصاب الدقيقة والآثار المتسلسلة لألياف A-delta للفأر من العصب الصافن أثناء تحضير الفيزيولوجيا الكهربية للألياف المخادعة للفأر.

تم تلوين الآثار باللون الأحمر عند تحديد جهد الفعل ، مما أدى إلى انخفاض سعة المثير. تجد خوارزمية البرنامج بشكل فعال سعة التحفيز المطلوبة لاحتمال إطلاق النار بنسبة 50٪. يتم عرض تتبع العتبة الكهربائية عند تردد تحفيز 0.25 هرتز أثناء التحفيز الحراري لمستقبل الألم من ألياف C البشرية في هذا الشكل.

يقوم المحور ص بتشفير رقم التحفيز من بداية النموذج. يتم تمييز آثار الجهد لمدة 4،000 مللي ثانية بعد التحفيز الكهربائي مع أحداث عبور العتبة باللون الأحمر. يظهر هنا تتبع الجهد الذي تم تكبيره حول جهد الفعل المتتبع.

الخط الأزرق العمودي هو زمن انتقال خط الأساس للوحدة المتعقبة. يظهر تيار التحفيز الذي يقوده مسار AP في هذا الشكل. الخط الأزرق الرأسي هو العتبة الكهربائية الأساسية.

يتم عرض درجة حرارة مسبار التحفيز الحراري TCS-II للمجال المستقبلي هنا. عندما يتم تسخين المجال المستقبلي لهذه الألياف C الحساسة للحرارة بواسطة المحفز الحراري ، تنخفض العتبة الكهربائية. يعد اختيار القيم المناسبة لعرض مربع البحث وعتبة الكشف أمرا مهما ، لأنها تحسن أداء AP Track بشكل كبير عن طريق تقليل تأثير الضوضاء الكهربائية.

قد يساعدنا تحديد تأثير العوامل العلاجية على فرط الاستثارة في مستقبلات الألم على فهم الآليات الكامنة وراء الألم المزمن بشكل أفضل. نأمل أن يستخدم الباحثون الآخرون هذه الأداة المتاحة مجانا لفهم بيولوجيا مسبب للألم بشكل أفضل والتغييرات التي حدثت أثناء توعية مستقبلات الألم.