基于Hoffmann反射（H反射）并利用外周神经电刺激对痉挛状态进行临床评估是一种成熟的方法。本文提供了一种在小鼠前爪中用于定量H反射的终末直接神经刺激方案。
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本文内容
摘要
摘要
作为牵张反射的电生理类似物，Hoffmann反射（H反射）可用于在脊髓损伤或中风等损伤后，对神经回路完整性的电生理评估。H反射反应增强，伴随相应肌肉出现非自主性肌肉收缩、病理性增强的牵张反射和肌张力增高等症状，是中风后痉挛状态（PSS）的指征。
与相对缺乏神经特异性的经皮测量方法相比，本文介绍了一种直接在前肢的尺神经和正中神经上定量测定H反射的实验方案，该方法经少量修改后也可适用于后肢的胫神经和坐骨神经。基于直接刺激并针对不同神经进行的优化，该方法是一种可靠且多功能的工具，可用于验证与痉挛相关疾病模型中的电生理变化。
引言
Hoffmann反射（H反射）以生理学家Paul Hoffmann的名字命名，可通过电刺激外周神经诱发，这些外周神经包含起自并支配 同一肌肉的感觉神经元和运动神经元的轴突。H反射是单突触牵张反射的电诱发类似现象，二者具有相同的传导通路1。与肌肉牵拉不同，H反射由电刺激引发。当以外周神经施加低强度电流刺激时，由于Ia传入纤维的轴突直径较大，通常会首先发生去极化2。其动作电位激活脊髓中的α运动神经元（αMNs），继而引发动作电位沿αMN轴突向肌肉传导（图1）。这一级联反应产生幅度较小的肌肉反应，表现为所谓的H波。通过逐步增加刺激强度，由于更多运动单位被募集，H波的幅度随之增大。当刺激强度达到某一阈值时，αMN较细的轴突可被直接激发产生动作电位，此反应记录为M波。M波的潜伏期短于H波（图2）。若进一步提高刺激强度，由于更多αMN轴突被募集，M波幅度进一步增大，而H波则逐渐减小。在高强度刺激下，H波可被抑制，原因是αMN轴突中动作电位发生逆向传导，这些被触发的动作电位与来自Ia纤维刺激的动作电位相碰撞，从而相互抵消。在超强刺激强度下，所有运动神经元轴突中均同时发生顺向（朝向肌肉）和逆向（朝向脊髓）的动作电位；前者产生最大M波幅度（Mmax），后者则导致H反射完全消失3。....
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方案
所有实验均遵循欧洲和国家动物护理法律法规以及机构指南， 并经北莱茵-威斯特法伦州自然、环境与消费者保护局批准（编号：81-02.04.2019.A309）。本方案优化用于成年小鼠（约8–16周龄的C57Bl/6J小鼠）的前肢记录。通过刺激后肢相应神经并记录后爪肌肉，可轻松适配用于后肢实验（图1B）。记录电极和刺激电极的详细说明见于材料表。请注意，本方案仅用于终末性测量。
1. 准备
- 称重动物，并通过注射开始麻醉 通过 腹腔注射氯胺酮（100 mg/kg）和赛拉嗪（10 mg/kg）的混合物。
- 将小鼠置于保温箱中直至达到手术耐受状态。等待数分钟，直至小鼠状态平静、呼吸稳定且反射消失。通过检测脚趾夹捏无反应来确认麻醉深度。
- 将小鼠仰卧置于加热垫上（最佳方式是使用直肠温度探针进行反馈控制的加热）。用胶带固定前肢，注意胶带的放置位置应便于将测量电极插入前肢。
- 插入直肠探针以测量动物体温，并用胶带固定。涂抹眼药膏以防止眼睛干涩。
2. 手术
注意：在整个操作过程中，应定期监测麻醉动物的稳定状态，即....
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结果
针对每个刺激频率和每只足垫的 n = 15 次刺激试验，应至少选取 n = 10 次成功记录用于分析。存在测量误差（例如缺失M波）的试验将被排除在分析之外。需对每次试验单独进行分析，后续再生成平均值以进行组间或时间点间的比较。每次试验中均需记录刺激与M波和H波出现之间的时间潜伏期。根据我们的经验，由于信号通过脊髓的传导时间较长，M波通常在刺激后约 2 ms 出现，而H波则在 6–8 ms 后出现（图 1A 和 图 2B）。M波和H波的波幅应以峰-峰幅值进行测量。
为了评估脊髓损伤或脑卒中后发生的生理变化，H波与M波振幅的比值（H/M比值，图2）受实验变异性的干扰较小，而这种变异性可能体现在振幅差异上。因此，该比值能够更可靠地评估与疾病相关的电生理变化。例如，在初级和次级运动皮层发生脑卒中的小鼠中，H波振幅增大，而M波保持不变（图2），提示α运动神.......
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讨论
与先前报道的小鼠经皮H反射测量方法6相比，本方法提供了更直接且针对特定神经的测量方式。该新方法可应用于前肢和后肢的神经（例如正中神经、尺神经和桡神经，以及胫神经和坐骨神经），因此可作为多种疾病模型（如脑卒中、多发性硬化、肌萎缩侧索硬化、创伤性脑损伤和脊髓损伤）的诊断工具，具有良好的适应性。根据所选神经的不同，建议对H波振幅随刺激强度变化的关系进行验证。H波振幅可能因神经直径、运动神经元兴奋性以及电接触情况而产生变化。通过测量H/M比值和反射潜伏期差值（RDD），可减少实验因素（如针电极位置）对结果的影响，从而显著提高所获数据的可靠性。
本方案的主要局限性在于其为终末性应用，无法进行纵向测量。此外，还需考虑若干方法学细节。持续的麻醉应保持最小程度的肌肉松弛，这对获得可靠的测量结果至关重要，且需针对每种特定模型或应用进行验证。与异氟烷麻醉不同，后者会引起肌肉反射（如H反射）的强烈抑制9,10,
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披露
作者声明不存在竞争性财务利益。
致谢
作者们衷心感谢T. Akay（达尔豪西大学）在MG访问其实验室期间提供的支持。本工作获得了Friebe基金会（T0498/28960/16）以及德国研究基金会（DFG，German Research Foundation）——项目编号431549029——SFB 1451的资助。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 吸水垫 | VWR | 115-0684 | |
| 模数转换器 | Cambridge Electronic Design, 英国 | CED 1401micro | |
| 放大器 | 动物学研究所车间，乌得勒支大学 | - | |
| 数字刺激器 | 动物学研究所车间，乌得勒支大学 | MS 501 | |
| 肌电图电极 | 动物学研究所车间，乌得勒支大学 | 将两根绞合的绝缘铜线（外径 50 µm）焊接到公插头上，并连接至差分放大器。 | |
| 眼药膏 | 拜耳 | Bepanthen | |
| 玻璃移液管 | 动物学研究所车间，乌得勒支大学 | - | 在本生灯火焰中将玻璃移液管弯成简单的玻璃钩。 |
| 加热箱 | MediHeat | MediHeat V1200 | |
| 加热垫 | WPI | 61840 加热垫 | |
| 钩状电极 | 动物学研究所车间，乌得勒支大学 | - | 制作电极时，将不锈钢微型针在一端弯成钩状，并插入钝头套管中以形成直接机械接触。将套管末端焊接到铜线上（长度约 50 cm），铜线再连接至刺激或记录设备。 |
| 氯胺酮 | 辉瑞 | Ketavet | |
| 直肠探头 | WPI | RET-3 | |
| 刺激器隔离单元 | 动物学研究所车间，乌得勒支大学 | MI 401 | |
| 灭菌器 | CellPoint Scientific | Germinator 500 | 手术器械的常规术前和术后消毒应通过热灭菌完成。在加热的玻璃珠浴中（260°C）对器械去污 15 秒。 |
| 温度控制器 | WPI | ATC200 | |
| 凡士林 | 拜耳 | - | |
| 赛拉嗪 | 拜耳 | Rompun |
参考文献
- Palmieri, R. M., Ingersoll, C. D., Hoffman, M. A. The Hoffmann reflex: methodologic considerations and applications for use in sports medicine and athletic training research. Journal of Athletic Training. 39 (3), 268-277 (2004).
- Henneman, E., Somjen, G., Carpenter, D. O.
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重印与许可
