Studying the Coding Profiles of Somatic Stimulation on Cardiac-locked Neuronal Responses in the Rat Spinal Dorsal Horn

Ziyi Zhang; Xiaoyue Sun; Hanqing Xi; Xia Li; Xiang Cui; Tao Lv; Yun Liu; Xinyan Gao

doi:10.3791/68016

دراسة ملامح الترميز للتحفيز الجسدي على الاستجابات العصبية المقفلة بالقلب في القرن الظهري الشوكي ل...

JoVE Journal
Neuroscience

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

JoVE Journal Neuroscience

Studying the Coding Profiles of Somatic Stimulation on Cardiac-locked Neuronal Responses in the Rat Spinal Dorsal Horn

دراسة ملامح الترميز للتحفيز الجسدي على الاستجابات العصبية المقفلة بالقلب في القرن الظهري الشوكي للفئران

Full Text

523 Views

07:12 min

May 23, 2025

DOI: 10.3791/68016-v

Ziyi Zhang¹, Xiaoyue Sun¹, Hanqing Xi¹, Xia Li¹, Xiang Cui¹, Tao Lv¹, Yun Liu¹, Xinyan Gao¹

¹Institute of Acupuncture and Moxibustion,China Academy of Chinese Medical Sciences

Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.

Overview

This study describes a novel protocol for spinal multichannel extracellular recording alongside cardiac function assessment to analyze cardiac-locked spinal dorsal horn neurons. This synchronized framework is crucial for exploring spinal mechanisms influenced by thoracic visceral functional changes associated with acupuncture.

Key Study Components

Area of Science

Neuroscience
Cardiac physiology
Acupuncture research

Background

The relationship between the spinal cord and cardiac regulation is complex and not fully understood.
Acupuncture may modulate these spinal mechanisms affecting cardiovascular responses.
Current methods often lack temporal resolution in monitoring neural and cardiac activities simultaneously.

Purpose of Study

To develop a method for real-time monitoring of spinal and cardiac activities to better understand their interactions.
To evaluate whether specific acupuncture points can provide therapeutic benefits for cardiovascular conditions.

Methods Used

The study employed a spinal multichannel extracellular recording system alongside electrocardiogram monitoring.
Experimental rats underwent a series of surgical procedures to stabilize thoracic spinal regions.
A bradykinin injection was introduced for cardiac nociceptive stimulation, while synchronization of the recordings was meticulously maintained.

Main Results

Neurons in the spinal dorsal horn demonstrated varied spike coding patterns that correlated with ECG waves.
Bradykinin significantly altered neuronal firing patterns, suggesting that cardiac-related spinal neurons respond dynamically to nociceptive stimuli.
The findings indicate a potential mechanism through which acupuncture may influence cardiovascular outcomes through modulation of spinal neuronal activity.

Conclusions

This protocol facilitates simultaneous neural and cardiac function monitoring, opening avenues for research into cardiovascular disorders.
The study underscores the potential for acupuncture as a therapeutic strategy for myocardial infarction through its effects on spinal neuron activity.
Further investigations may elucidate underlying mechanisms and therapeutic implications for heart-related conditions.

Frequently Asked Questions

What is the advantage of this spinal multichannel recording method?

This method allows for real-time monitoring of both neural and cardiac activities, providing insights into their interplay during acupuncture intervention.

How is the thoracic spinal stabilization achieved?

Stabilization involves custom spinal clamps to secure the thoracic vertebrae during the experimental procedures.

What types of outcomes are assessed in this study?

Electrophysiological recordings of neuron firing patterns and ECG changes in response to bradykinin injections are the primary outcomes measured.

Can this protocol be adapted for other models or interventions?

Yes, the protocol could be adapted for different surgical interventions and models to study various physiological phenomena.

What are the limitations of this study?

Achieving stable thoracic fixation remains a challenge, and variations in individual rat responses could affect data consistency.

نصف بروتوكولا للتسجيل خارج الخلية متعددة القنوات للعمود الفقري جنبا إلى جنب مع تسجيل وظائف القلب وتحليل الخلايا العصبية للقرن الظهري الشوكي المغلق بالقلب. توفر هذه الطريقة إطارا متزامنا زمنيا لدراسة آليات العمود الفقري الكامنة وراء التغيرات الوظيفية الصدرية الحشوية الناجمة عن الوخز بالإبر.

يفك بحثي شفرة تأثيرات التعديل العصبي للعمود الفقري للوخز بالإبر لتنظيم القلب والأوعية الدموية عبر بروتوكول تخطيط القلب والأوعية الدموية المستقرة في العمود الفقري الصدري ، مما يتيح للمللي ثانية معالجة وتحليل جسيم مثل ديناميكيات SDHN.

تتضمن التحديات التجريبية الحالية تحقيق استقرار موثوق للفقر الفقري الصدري لمنع التهديدات العصبية. تحسين بروتوكولات البدء للاستقرار العصبي بالإضافة إلى ضمان تزامن تخطيط القلب على مستوى MEA على مستوى المللي ثانية.

[يون ليو] قدم بروتوكولنا نهجا عاما لمراقبة النشاط العصبي ووظائف القلب في وقت واحد ، ومن خلال الجمع بين تسجيلات مخططات كهربية القلب والأقطاب الكهربائية الدقيقة ، ومحو التغلب على الدقة الزمنية المنخفضة ، من تصوير الكالسيوم.

تعزز نتائجنا التحقيق في ما إذا كانت الخلايا العصبية الشوكية الموجودة في القلب تدفع تقدم MI ، وما إذا كان تعديل الوخز بالإبر الخاص بنقطة الوخز بالإبر يوفر فوائد علاجية لاحتشاء عضلة القلب.

[الراوي] للبدء ، افحص قنية على شكل حرف Y للتأكد من أنها جافة تماما. باستخدام مقص زنبركي ، قم بعمل شق عرضي في القصبة الهوائية لفأر مخدر. أدخل القنية في فتحة القصبة الهوائية. قم بتأمين قنية القصبة الهوائية بثلاث خيوط غير قابلة للامتصاص لمنع تسرب الهواء ونزع الأنبوب العرضي. بعد ذلك ، أدخل ثلاثة أقطاب كهربائية في جلد الفئران. ضع القطب الموجب في الطرف السفلي الأيسر، والقطب الأرضي في الطرف السفلي الأيمن، والقطب السالب في الطرف العلوي الأيمن. ضع الجرذ في وضع ضعيف. بعد تطهير الجلد ، قم بإجراء بضع الصدر لكشف الغدة الصعترية. ثم استخدم طرف إبرة تشريح زجاجية لعمل فتحة صغيرة في التامور. الآن أدخل قسطرة سيليكون بها عدة ثقوب صغيرة في نهايتها البعيدة من سنتيمتر إلى سنتيمترين في التامور من خلال الشق. قم بتثبيت القسطرة في أنسجة جدار الصدر باستخدام BioGlue. بعد ذلك ، قم بإجراء الوخز بالإبر اليدوي في نقطة الوخز بالإبر السادسة للكمبيوتر الشخصي باستخدام معلمة تحفيز من هرتز واحد. أدخل إبر الوخز بالإبر في جهاز الكمبيوتر بست نقاط على عمق ثلاثة ملليمترات تقريبا. قم بإزالة العضلات المرتبطة بمشبك الرأس والجزء المستقيم من عضلات الرقبة الطويلة لفضح العمليات الشائكة للفقرات الصدرية الثانية. ثم قم بإزاحة عضلات العمود الفقري والعمود الفقري لفضح القوس الفقري من T2 إلى T6. باستخدام rongeurs ، قم بإزالة العملية الشائكة للفقرات T3 لفضح الحبل الشوكي T3. لتثبيت الفقرات الصدرية ، استخدم مشبك العمود الفقري المخصص لتأمين العمليات المفصلية ل T2 و T6. بلل العضلات المحيطة بالمحلول الملحي للحفاظ على الترطيب. الآن قم بتوصيل مصفوفة الأقطاب الكهربائية بالمناور الصغير لأداة تجسيمية. أدخله عموديا في القرن الظهري T3 للحبل الشوكي من خلال التلم الوسطي الظهري. ثم أدخل القطب المرجعي في عضلة الظهر. للتحفيز، قم بتحميل حقنة ميكروس متصلة بقسطرة سيليكون بها ثقوب متعددة بمحلول براديكينين. حقن أربعة ميكرولترات من المحلول وتحفيز تحفيز الألم القلبي. مراقبة معدل ضربات القلب والتغيرات في إفرازات الخلايا العصبية في القرن الظهري للحبل الشوكي T3 في غضون 30 دقيقة من الحقن. قم بتشغيل البرنامج لاستيراد البيانات العصبية المسجلة بتنسيق .ns6. قم بسحب وإسقاط ملف .ns6 في البرنامج. حدد ملف وانقر فوق حفظ باسم ، ثم اختر تنسيق .nex5 التالي لإنشاء بيانات قطار سبايك موحدة. قم باستيراد ملفات .nex5 المحولة إلى برنامج التصنيف. قم بتنفيذ التعليمات البرمجية ذات الصلة لتصفية الإشارات وتصنيفها. ثم قم بفرز أشكال موجة السنبلة بناء على خصائص الشكل الموجي وتحليل المكونات الأساسية مع تعيين معلمات العتبة عند زائد أو ناقص ثلاثة انحرافات معيارية عن ضوضاء خط الأساس. تحليل الخلايا العصبية للقرن الظهري الشوكي المغلق على القلب عن طريق إطلاق MATLAB. تحديد المعلمات التجريبية. انقر فوق تشغيل للتنفيذ. أظهرت الخلايا العصبية المسجلة من القناة 19 قطارات سبايك إيقاعية كثيفة بنمط ارتباط متماثل ومجموعات موجية متجمعة بإحكام على PCA. تنقسم الخلايا العصبية من القناة 11 إلى ثلاثة ملفات تعريف إطلاق متميزة ، لكل منها ميزات ارتباط تلقائي فريدة ومجموعات شكل موجة PCA. الخلايا العصبية القلبية المقفلة على القناة 17 C و 21 A التي يتم إطلاقها بشكل إيقاعي باستخدام تخطيط القلب هي موجات عند خط الأساس ، لكن براديكينين عطل هذا النمط وأدخل مجموعات سبايك جديدة بين موجتي P و Q. استعاد MAPC6 إطلاق النار المقفل للموجة ، على الرغم من أن هذا الإيقاع انخفض مرة أخرى بعد MAPC6. زاد براديكينين بشكل حاد من نسبة الخلايا العصبية المثارة بينما قلل MAPC6 من هذه الاستجابة. على العكس من ذلك ، انخفضت نسب الخلايا العصبية المثبطة مع براديكينين ولكنها تعافت بعد MAPC6. تم إطلاق Chan21a بالتزامن مع موجة ECG P عند خط الأساس ، وتجمعت بين موجتي P و Q بعد براديكينين وأعيد تثبيتها على الموجة P بعد MAPC6.

View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos