在对小鼠坐骨神经体内的电测量
April 13th, 2014
体内神经传导特性的测量体现了强大的工具来表征神经肌肉疾病的多种动物模型。在这里，我们提出了一个简单而可靠的协议，其中对麻醉小鼠坐骨神经电生理分析可以执行。
该方法的总体目标是确定活小鼠 SCIC 神经的主要神经传导特性。将要测试的鼠标放在它的肚子上。请注意，您必须熟悉此处以蓝色表示的 SCIC 神经的解剖结构，以黑色表示的传感电极安装在胃肌具有最大直径的位置。
以红色表示的参比电极正好放置在传感电极下方。现在必须标记远端刺激点。我们任意选择了 4 毫米的定义和恒定距离。
近端刺激的位置距离感应电极 16 毫米。这意味着我们在 STIC 神经的近端和远端刺激点之间正好有 12 毫米的间隙。随后首先在近端刺激部位进行使用针状电极的刺激，然后在远端刺激位置进行刺激。
大家好，我是 Alexander Schultz。我在德国吉纳的 Ance H 研究所工作，在 Helen Morrison 博士的指导下工作。我们与吉娜大学医院分子细胞生物学研究所的 Reinhard Power 教授合作，建立了一种方法，通过该方法我们能够对活体小鼠的天空神经进行电生理学测量。
这些记录是用于表征神经肌肉疾病小鼠模型的强大工具。所以让我们开始吧。这是您执行测量所需的设备。
用于心电图记录的三个针电极。一个用于刺激的针状电极，用于传感的环形电极，并作为参考毛，取出乳膏一个电动剃须刀，一个反馈控制加热板，一个recal thermo探针，一个用于麻醉的鼠标片和接触凝胶。通过连续吸入氟来麻醉小鼠以开始麻醉。
我们在 100% 的氧气中施用了 3%的 isof 氟。在以后的测量过程中，在 100% 的氧气中使用 2%isof 氟就足够了。为了减少测量过程中的皮肤阻力，我们完全去除了被测小鼠后肢的皮毛。
这是通过电动剃须刀实现的。此外，我们使用市售的脱毛霜。最后，将乳霜完全去除，并使用 70% 乙醇清洁皮肤。
在下一步中，我们安装了三个电极用于心电图记录，一个电极在每个跌倒的皮肤下，一个电极在颈部区域的皮肤下。在测量期间进行 ECG 记录可以监测至少一个重要参数。在大致放置环形电极后，两个后肢都通过胶带固定在地面上。
为了实现最佳的信号传导性，我们使用接触凝胶来降低皮肤和环形电极之间的传输电阻。标记为黑色的传感电极放置在腓肌最大直径的位置。以红色表示的参比电极位于传感电极的正下方。
然后定义坐骨神经刺激的确切位置，并在距传感电极 4 毫米的距离内进行标记。远端刺激将在距离传感电极 16 毫米的距离内进行。近端刺激将在这里进行。
在这里，您可以看到用于数据采集和分析的程序的用户界面。在第一行中，ECG 记录是可视化的。在第二行。
您可以看到来自刺激器的重复脉冲。在第三行中，传感电极检测到的响应信号将使用 50 kHz 的采样率显示。现在我们可以开始实际的录制了。
首先将刺激针注射到近端刺激的位置。针头的正确定位，或者更具体地说，对 STIC 神经的适当刺激，可以通过 STIC 神经下游的适当肌肉反应来监测。在传感电极区域，传感电极检测到的信号在用户界面中可视化。
同时，请尝试获得恒定最大振幅的清晰双相响应曲线。之后，以相同的方式进行远端刺激。在左上角，您可以在用户界面中看到来自站立电极的同时记录。
在上行中，您可以看到持续时间为 oh 0.1 毫秒的单个方波脉冲的代表性图像，该脉冲由刺激针电极每隔 200 毫秒施加一次，在下行中，显示了相应的神经肌肉反应曲线。数据分析包括确定记录信号的延迟和幅度。为此，建议对来自一个刺激部位的多个响应曲线进行平均。
信号的延迟是刺激开始与响应曲线开始之间的时间。或者更准确地说，近端和远端刺激后潜伏期之间的时间差现在可以用来计算神经传导速度。为此，您还需要知道近端和远端刺激之间的空间距离，在我们的例子中为 12 毫米。
此外，可以量化响应曲线的振幅，以确定所谓的复合运动动作电位。它表示信号的最大正反转点和负反转点之间的幅度。对于某些应用，测量从响应曲线的第一个拐点到最后一个拐点的信号幅度持续时间也很有帮助。
神经传导速度高度依赖于髓鞘形成实现的快速信号传播。因此，脱髓鞘疾病通常表现出传导速度降低。与功能性轴突和神经肌肉接头的数量相关的复合运动动作电位是显着降低时轴突损伤的指标。
我们刚刚向您展示了一种简单可靠的方法来确定小鼠的主要神经传导特性。进行此程序时，通过完全脱毛和清洁皮肤来降低皮肤抵抗力非常重要。然后，您将以最佳信噪比录制信号。
此外，确定适当的数据采集的最大刺激反应也很重要。这可以通过轻柔地移动刺激针来实现，您可以检测双相反应曲线。感谢您的观看，祝您的实验好运。
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概述
本文介绍了一种测量体内神经传导特性的协议，特别关注麻醉小鼠的坐骨神经。该方法旨在为神经肌肉疾病动物模型的电生理分析提供一种可靠的方法。
关键研究组成部分
科学领域
- 神经科学
- 电生理学
- 神经肌肉疾病
背景
- 神经传导研究对于理解神经肌肉疾病至关重要。
- 电生理分析可以揭示神经功能的重要特征。
- 动物模型，特别是小鼠，常用于研究。
- 可靠的协议对于科学研究的可重复性是必要的。
研究目的
- 建立一种评估小鼠神经传导的简单方法。
- 通过体内测量促进神经肌肉疾病的研究。
- 增强对实验模型中神经功能的理解。
使用的方法
- 小鼠在测试时被放置在腹部。
- 需要熟悉坐骨神经的解剖结构。
- 感应电极放置在腓肠肌最大直径处。
- 参考电极放置在感应电极下方。
主要结果
- 该协议允许准确测量神经传导特性。
- 可以从麻醉小鼠中可靠地获得电生理数据。
- 结果有助于理解神经肌肉功能。
- 该方法适用于各种实验条件。
结论
- 该协议为研究神经肌肉疾病的研究人员提供了一个有价值的工具。
- 体内测量增强了动物模型中发现的相关性。
- 未来的研究可以在这种方法的基础上探索神经功能的其他方面。
常见问题
Executive Industry Relevance
Reliable in vivo electrophysiological measurements of mouse sciatic nerves enable robust functional assessment of peripheral nerve integrity in neuromuscular disease models. Quantitative outputs such as nerve conduction velocity (NCV) and compound motor action potential (CMAP) provide critical endpoints for target validation and mechanistic de-risking in early discovery. This method supports translational continuity by aligning preclinical functional readouts with disease-relevant phenotypes.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables quantitative interrogation of neuromuscular function in genetically engineered or pharmacologically treated mouse models.
- Supports mechanistic de-risking by distinguishing between demyelinating and axonal pathologies via NCV and CMAP measurements.
- Facilitates functional target validation by linking molecular interventions to physiological outcomes.
Screening & Assay Development
- Provides standardized, reproducible electrophysiological endpoints for preclinical screening of candidate therapeutics.
- Delivers quantitative, scalable outputs suitable for cross-study and cross-model comparisons.
- Enables assay readiness for downstream compound evaluation in neuromuscular disease pipelines.
Translational & Preclinical Research
- Aligns preclinical functional biomarkers with clinical neuromuscular endpoints, supporting translational biomarker strategies.
- Maintains disease relevance by preserving nerve anatomy and minimizing procedural artifacts.
- Supports risk-adjusted advancement decisions by providing robust, interpretable functional data.
Pipeline & Workflow Integration
This in vivo electrophysiological method integrates into the discovery-to-preclinical continuum, bridging early mechanistic studies and translational research in neuromuscular disease models.
- Discovery Biology: Enables hypothesis testing on nerve function and clarifies the impact of genetic or pharmacological perturbations.
- Screening: Provides reproducible, quantitative NCV and CMAP outputs for candidate evaluation.
- Analytics: Supports statistical comparison of nerve conduction properties across experimental groups.
- Translational Research: Facilitates alignment of preclinical and clinical functional endpoints.
- Enterprise Reuse: Offers a standardized platform for repeated use across diverse neuromuscular disease models.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in neuromuscular target validation.
- Operational Value: Delivers standardized, reproducible, and scalable electrophysiological measurements.
- Strategic Value: Improves go/no-go decision-making and capital efficiency by providing robust functional data.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization and advancement of neuromuscular disease programs.
Implementation Considerations
- Requires expertise in mouse anatomy and electrophysiological technique for accurate electrode placement.
- Needs specialized instrumentation for stimulation, sensing, and data acquisition at high sampling rates.
- Demands rigorous cross-team standardization of electrode positioning and stimulation parameters.
- Adaptable to various mouse models but may require protocol optimization for different disease phenotypes.
- Signal quality depends on meticulous skin preparation and minimization of resistance artifacts.
