Name: 测量脊髓突触前抑制小鼠背根电位记录在体内 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-03-29T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 48 s
Description: 了解小鼠脊髓突触前抑制的在体测量方法，通过背根电位记录技术评估GABA能抑制机制。该方法为研究疼痛、脊髓损伤及中枢神经系统疾病提供了重要的电生理学工具。

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

在建立该方法期间，我们感谢Manfred Heckmann提供的有益讨论。此外，我们感谢Claudia Sommer提供的技术协助，以及Frank Schubert对视频制作的支持。本工作由德国联邦教育与研究部（BMBF），项目编号01EO1002，以及耶拿大学医院跨学科临床研究中心（IZKF）资助。

本方案中提及的所有实验操作均经图林根州主管部门批准（Thüringer Landesamt für Verbraucherschutz，许可编号：02-044/12）。
1. 实验准备
<ol>
	<li>制作吸吮电极
	<ol>
		<li>使用显微拉管仪，将标准硼硅酸盐玻璃毛细管拉制成显微移液管， 例如 标准膜片电极</li>
		<li>使用金刚砂锉将电极断裂至尖端直径为0.5–1 mm（略大于背根的直径）。</li>
		<li>将尖端进行热抛光，以免吸入时损伤背根。使用标准实验室火炬即可。</li>
		<li>将玻璃微丝安装在电极夹持器上，该夹持器通过注射器连接负压系统。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>溶液的配制
	<ol>
		<li>小鼠注射麻醉：将0.75 ml 10%氯胺酮、0.24 ml 2%赛拉嗪与5 ml 0.9%生理盐水混合。按10 µl/g体重（BW）剂量经腹腔注射（i.p.）。</li>
		<li>人工脑脊液（aCSF）：将以下盐类（单位：mM）溶于双蒸水中：NaCl 134；KCl 3；KH₂PO₄ 1.2；MgCl₂ 1.3；CaCl₂ 2.7；NaHCO₃ 16；葡萄糖 10。用 1 M NaOH 调节 pH 至 7.4，并持续通入 95% O₂ 与 5% CO₂ 混合气体至少 30 分钟以充分氧合并维持生理 pH。2PO4 1.25；MgSO₄4•H2O₂; NaHCO₃3 25；CaCl2 2；D-葡萄糖 10。加入 H2O2 至终浓度为0.003%。务必使用新鲜配制的溶液。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>记录装置的准备（图2)
	<ol>
		<li>将放大器连接到PC接口以实现数据数字化。</li>
		<li>使用基于PC的程序或模拟定时器来触发电脉冲刺激器，并在PC硬盘上进行数据采集。</li>
		<li>使用连接至标准玻璃电极夹持器的氯化银丝进行刺激和记录。</li>
		<li>在小鼠立体定位架周围组装三个分别用于刺激、记录和参考电极的操纵器，以便所有电极后续均可到达制备好的脊髓部位。</li>
		<li>将管路和注射器连接至电极夹具，以便施加负压。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. 动物实验的一般注意事项及记录实验前的动物准备
<ol>
	<li>所有实验均应按照各机构动物护理与使用委员会的指南进行。所有手术和记录操作均需在深度麻醉下实施，以确保将动物的痛苦降至最低。</li>
	<li>通过腹腔注射氯胺酮/赛拉嗪（氯胺酮和赛拉嗪分别为每克体重125mg和8mg；按上述方法配制的溶液，注射量为10 µl/g体重）对动物进行麻醉。在长时间记录过程中，如有必要，可追加腹腔或肌肉注射。 
	注意：在大腿上部肌肉重复注射0.05–0.1 ml氯胺酮/赛拉嗪溶液，已被证实可维持动物深度麻醉长达3小时。</li>
	<li>使用兽用眼膏涂抹眼睛，防止麻醉期间角膜干燥。</li>
	<li>将动物头部固定于立体定位仪中，并使用带有直肠探针和反馈回路的加热垫，在实验期间控制动物体温。脊髓无需在立体定位仪中固定。</li>
	<li>开始手术前，通过检查眼睑反射和小鼠脚趾间的抽动反应来评估麻醉深度。反射应完全消失。</li>
	<li>使用手术刀沿脊髓中线从上胸段至下腰段切开皮肤，以获得清晰的手术视野。切开皮肤时不得使用剪刀。小心将皮肤与下方组织分离。后续操作中应持续用0.9%生理盐水保持创面湿润。</li>
	<li>使用手术刀和剪刀从腰段至胸段两侧切断椎骨旁的肌腱和结缔组织。</li>
	<li>使用小型咬骨钳去除棘突及椎骨周围的残余结缔组织。</li>
	<li>在解剖显微镜下，从腰段（L4/L5）开始，用咬骨钳小心地逐节咬开椎骨。将咬骨钳尖端插入椎骨与脊髓之间的间隙，轻轻撬开骨片。操作中不得损伤硬脊膜，避免对脊髓施加压力，这两点对实验成功至关重要。整个过程中应持续保持脊髓湿润。逐步向中胸段推进。</li>
</ol>
3. 背根分离与背根电位记录（图2）
<ol>
	<li>使用带弯头的细针（30 G）小心打开硬脑膜。此后始终用 aCSF 保持湿润。</li>
	<li>尽可能使用测径器分离背根，并尽可能远端切断两根相邻的背根。分离过程中剧烈牵拉背根会影响实验成功率。</li>
	<li>将吸电极下降至背根处。向脊髓中加入尽可能多的 aCSF，因为液体有助于将背根吸入电极内。</li>
	<li>通过注射器施加负压，将一根背根的切断端吸入玻璃移液管中。如有需要，可用细针将背根移至电极开口前方。</li>
	<li>若背根在吸电极内干燥，可在其尖端添加少量 aCSF，同时小心施加负压，直至移液管内充满足够量的 aCSF。</li>
	<li>背根吸入后，将电极尖端从脊髓上抬起。注意避免移液管尖端与脊髓之间形成“液桥”，以免造成记录/刺激电极短路。</li>
	<li>对同侧相邻的另一根背根重复步骤 3.3–3.6。</li>
	<li>将参考电极尽可能靠近背根放置，并持续滴加 aCSF 保持湿润。</li>
	<li>建立记录装置时，已选定一根背根用于刺激，另一根用于记录。在电流钳模式下记录第二根背根信号的同时，逐步增加刺激电压。可观察到一个短暂的向下偏转，随后出现缓慢而持久的向上偏转，代表背根电位（DRP）。</li>
	<li>将刺激电压调整至超最大水平，并记录多个扫描信号（每个背根至少记录 20–30 次扫描，频率 0.1 Hz，滤波范围 0.3 Hz–3 kHz）。</li>
	<li>记录三刺激短串（100 Hz），以获取 DRP 时间依赖性总和的信息。</li>
	<li>交换记录和刺激部位，进行额外的对侧记录。</li>
	<li>动物不计划在操作后存活。最后一次记录完成后，在深麻醉状态（氯胺酮/赛拉嗪，见上文步骤 2.2）下通过断头法处死动物。</li>
</ol>
4. 数据分析
<ol>
	<li>将数据转移至分析软件（例如 Sigma Plot、Igor Pro 或 MATLAB）。</li>
	<li>基于 20–30 次扫描计算平均迹线。</li>
	<li>取电压偏转的最大幅度（相对于基线；DRP 峰值幅度）用于进一步分析（图 3）。</li>
	<li>计算三次脉冲后与单次脉冲的 DRP 峰值幅度之比，以获得后续电位时间依赖性叠加的量化指标。</li>
</ol>

<ol><li>Eccles, J. C., Eccles, R. M., Magni, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Central+inhibitory+action+attributable+to+presynaptic+depolarization+produced+by+muscle+afferent+volleys%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Physiol%22%5BJournal%5D)">Central inhibitory action attributable to presynaptic depolarization produced by muscle afferent volleys.</a> J. Physiol. 159, 147-166 (1961).</li>
<li>Levy, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+role+of+gaba+in+primary+afferent+depolarization%5BTitle%5D)+AND+%22Prog.+Neurobiol%22%5BJournal%5D)">The role of gaba in primary afferent depolarization.</a> Prog. Neurobiol. 9, 211-267 (1977).</li>
<li>Eccles, J. C., Magni, F., Willis, W. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Depolarization+of+central+terminals+of+Group+I+afferent+fibres+from+muscle%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Physiol%22%5BJournal%5D)">Depolarization of central terminals of Group I afferent fibres from muscle.</a> J. Physiol. 160, 62-93 (1962).</li>
<li>Eccles, J. C., Schmidt, R., Willis, W. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pharmacological+Studies+on+Presynaptic+Inhibition%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Physiol%22%5BJournal%5D)">Pharmacological Studies on Presynaptic Inhibition.</a> J. Physiol. 168, 500-530 (1963).</li>
<li>Maxwell, D. J., Bannatyne, B. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrastructure+of+muscle+spindle+afferent+terminations+in+lamina+VI+of+the+cat+spinal+cord%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Ultrastructure of muscle spindle afferent terminations in lamina VI of the cat spinal cord.</a> Brain Res. 288, 297-301 (1983).</li>
<li>Barber, R. P., Vaughn, J. E., Saito, K., McLaughlin, B. J., Roberts, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((GABAergic+terminals+are+presynaptic+to+primary+afferent+terminals+in+the+substantia+gelatinosa+of+the+rat+spinal+cord%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res%22%5BJournal%5D)">GABAergic terminals are presynaptic to primary afferent terminals in the substantia gelatinosa of the rat spinal cord.</a> Brain Res. 141, 35-55 (1978).</li>
<li>Wall, P. D., Lidierth, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Five+sources+of+a+dorsal+root+potential%3A+their+interactions+and+origins+in+the+superficial+dorsal+horn%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Five sources of a dorsal root potential: their interactions and origins in the superficial dorsal horn.</a> J. Neurophysiol. 78, 860-871 (1997).</li>
<li>Rudomin, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+search+of+lost+presynaptic+inhibition%5BTitle%5D)+AND+%22Exp.+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">In search of lost presynaptic inhibition.</a> Exp. Brain Res. 196, 139-151 (2009).</li>
<li>Rudomin, P., Schmidt, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Presynaptic+inhibition+in+the+vertebrate+spinal+cord+revisited%5BTitle%5D)+AND+%22Exp.+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Presynaptic inhibition in the vertebrate spinal cord revisited.</a> Exp. Brain Res. 129, 1-37 (1999).</li>
<li>Kullmann, D. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Presynaptic%2C+extrasynaptic+and+axonal+GABAA+receptors+in+the+CNS%3A+where+and+why%3F%5BTitle%5D)+AND+%22Prog.+Biophys.+Mol.+Biol%22%5BJournal%5D)">Presynaptic, extrasynaptic and axonal GABAA receptors in the CNS: where and why?</a> Prog. Biophys. Mol. Biol. 87, 33-46 (2005).</li>
<li>Hochman, S., Shreckengost, J., Kimura, H., Quevedo, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Presynaptic+inhibition+of+primary+afferents+by+depolarization%3A+observations+supporting+nontraditional+mechanisms%5BTitle%5D)+AND+%22Ann.+N.Y.+Acad.+Sci%22%5BJournal%5D)">Presynaptic inhibition of primary afferents by depolarization: observations supporting nontraditional mechanisms.</a> Ann. N.Y. Acad. Sci. 1198, 140-152 (2010).</li>
<li>Thompson, S. W., Wall, P. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effect+of+GABA+and+5-HT+receptor+antagonists+on+rat+dorsal+root+potentials%5BTitle%5D)+AND+%22Neurosci.+Lett%22%5BJournal%5D)">The effect of GABA and 5-HT receptor antagonists on rat dorsal root potentials.</a> Neurosci. Lett. 217, 153-156 (1996).</li>
<li>Enriquez-Denton, M., Manjarrez, E., Rudomin, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Persistence+of+PAD+and+presynaptic+inhibition+of+muscle+spindle+afferents+after+peripheral+nerve+crush%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Persistence of PAD and presynaptic inhibition of muscle spindle afferents after peripheral nerve crush.</a> Brain Res. 1027, 179-187 (2004).</li>
<li>Wall, P. D., Devor, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effect+of+peripheral+nerve+injury+on+dorsal+root+potentials+and+on+transmission+of+afferent+signals+into+the+spinal+cord%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res%22%5BJournal%5D)">The effect of peripheral nerve injury on dorsal root potentials and on transmission of afferent signals into the spinal cord.</a> Brain Res. 209, 95-111 (1981).</li>
<li>Witschi, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Presynaptic+%CE%B12-GABAA+Receptors+in+Primary+Afferent+Depolarization+and+Spinal+Pain+Control%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Presynaptic α2-GABAA Receptors in Primary Afferent Depolarization and Spinal Pain Control.</a> J. Neurosci. 31, 8134-8142 (2011).</li>
<li>Calancie, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evidence+that+alterations+in+presynaptic+inhibition+contribute+to+segmental+hypo-+and+hyperexcitability+after+spinal+cord+injury+in%5BTitle%5D)+AND+%22%22%5BJournal%5D)">Evidence that alterations in presynaptic inhibition contribute to segmental hypo- and hyperexcitability after spinal cord injury in.</a> 89, 177-186 (1993).</li>
<li>Geis, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stiff+person+syndrome-associated+autoantibodies+to+amphiphysin+mediate+reduced+GABAergic+inhibition%5BTitle%5D)+AND+%22Brain%22%5BJournal%5D)">Stiff person syndrome-associated autoantibodies to amphiphysin mediate reduced GABAergic inhibition.</a> Brain. 133, 3166-3180 (2010).</li>
<li>Geis, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Human+IgG+directed+against+amphiphysin+induces+anxiety+behavior+in+a+rat+model+after+intrathecal+passive+transfer%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neural+Transm%22%5BJournal%5D)">Human IgG directed against amphiphysin induces anxiety behavior in a rat model after intrathecal passive transfer.</a> J. Neural Transm. 119 (8), 981-985 (2012).</li>
<li>Barron, D. H., Matthews, B. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+interpretation+of+potential+changes+in+the+spinal+cord%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Physiol%22%5BJournal%5D)">The interpretation of potential changes in the spinal cord.</a> J. Physiol. 92, 276-321 (1938).</li>
<li>Schmidt, R. F., Trautwein, W., Zimmermann, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dorsal+root+potentials+evoked+by+natural+stimulation+of+cutaneous+afferents%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Dorsal root potentials evoked by natural stimulation of cutaneous afferents.</a> Nature. 212, 522-523 (1966).</li>
<li>Eccles, J. C., Schmidt, R. F., Willis, W. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Presynaptic+inhibition+of+the+spinal+monosynaptic+reflex+pathway%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Physiol%22%5BJournal%5D)">Presynaptic inhibition of the spinal monosynaptic reflex pathway.</a> J. Physiol. 161, 282-297 (1962).</li>
<li>Manjarrez, E., Rojas-Piloni, J. G., Jimenez, I., Rudomin, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modulation+of+synaptic+transmission+from+segmental+afferents+by+spontaneous+activity+of+dorsal+horn+spinal+neurones+in+the+cat%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Physiol%22%5BJournal%5D)">Modulation of synaptic transmission from segmental afferents by spontaneous activity of dorsal horn spinal neurones in the cat.</a> J. Physiol. 529 Pt 2, 445-460 (2000).</li>
<li>Geis, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Human+Stiff-Person+Syndrome+IgG+Induces+Anxious+Behavior+in+Rats%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Human Stiff-Person Syndrome IgG Induces Anxious Behavior in Rats.</a> PLoS One. 6, e16775(2011).</li>
<li>Martinez-Gomez, J., Lopez-Garcia, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrophysiological+and+pharmacological+characterisation+of+ascending+anterolateral+axons+in+the+in+vitro+mouse+spinal+cord%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci.+Methods%22%5BJournal%5D)">Electrophysiological and pharmacological characterisation of ascending anterolateral axons in the in vitro mouse spinal cord.</a> J. Neurosci. Methods. 146, 84-90 (2005).</li>
</ol>

作者声明不存在竞争性财务利益。

神经元活动与突触电位的胞外和胞内电生理记录 体内 是研究中枢神经系统神经元功能和病理生理学的先进技术。脊髓整合对运动功能至关重要， 例如 肢体运动及多模态感觉感知。突触前抑制是该计算过程中确保对感觉输入产生适当反应的关键机制之一。作用于Ia类传入纤维的GABA能突触通过传入纤维的去极化（PAD）抑制运动神经元的兴奋。背根电位记录 体内 为在完整动物体内直接测量突触后抑制（PAD）开辟了可能性。该技术可能对与异常脊髓抑制相关疾病状态的研究具有特殊意义，例如疼痛、脊髓损伤、外周神经损伤或炎症。结合使用基因修饰小鼠模型，该技术可有力地用于探究脊髓抑制障碍的潜在机制。本文所述方法克服了利用离体脊髓制备进行小鼠背根电位（DRP）记录的某些局限性，从而保留了与高级中枢神经网络的通路，并可实现脊髓与高级中枢神经元活动的联合分析。通过同步电刺激相应脑区，可研究高级中枢活动对PAD的影响。此外，可通过直接刺激外周神经诱发DRP，这在外周神经损伤或炎症的动物模型中可能具有重要意义。在适当的麻醉、意识状态及温度控制条件下，可在完整动物的生理状态下持续数小时进行记录。
<p class="jove_...

突触前抑制是脊髓中最强大的抑制机制之一。它可抑制单突触兴奋性运动神经元中的兴奋性突触后电位（EPSPs），而不改变突触后膜电位及运动神经元的兴奋性1-3。该机制的基础是GABA能轴-轴突触作用于感觉传入纤维的突触前末梢所引发的初级传入去极化（PAD）4-7（另见图1a）。这些突触含有GABAA-和GABAB-受体（GABAAR和GABABR）。GABAAR的激活导致氯离子电导增加，由于局部离子分布状况，从而引发初级传入去极化（PAD）。这种去极化阻断动作电位向轴突末梢的传导，并减弱其强度，导致Ca2+内流减少，递质释放下降。GABAB受体的激活虽不参与PAD的产生，但可通过减少Ca2+内流而增强突触前抑制。GABAAR的激活似乎主要参与短时程抑制，而GABABR则参与长时程调节8-10。除GABA（占PAD和突触前抑制主要部分）外，其他递质系统也可能调节并参与这一机制11,12。
突触前抑制的病理变化在多种疾病状态中似乎至关重要 例如 外周炎症与神经病理性疼痛13,14以及异常的中枢性疼痛处理15脊髓损伤16以及由GABA能传递功能障碍介导的运动过度兴奋性中枢神经系统疾病17,18因此，评估突触前抑制有助于研究脊髓水平的实验性病理状态 体内PAD 产生容积传导电位，可直接测量脊髓中的突触前抑制。这些电位被称为背根电位（DRP），可在刺激相邻背根后从脊髓背根记录得到。7.
关于背根电位（DRP）的首次测量最早在猫和青蛙中被报道19，并在20世纪70年代初由Eccles、Schmidt等人在猫中进行了深入研究3,4,20,21。尽管在猫22和大鼠23中进行的DRP in vivo 记录已被广泛使用，但在小鼠中的测量几乎 exclusively 在ex vivo 分离的脊髓制备物中完成15,24。本文介绍一种在麻醉小鼠中in vivo 记录DRP的方法，可在完整生物体中直接测量突触前抑制。

<table><tbody><tr><td>玻璃管（内径 1.16 mm）</td><td>Science Products (Hofheim, Germany)</td><td>GB200F-10</td><td>其他玻璃管也可能适用</td></tr><tr><td>灌流溶液（无菌，0.9% NaCl）</td><td>Braun Melsungen AG</td><td>3570350</td><td></td></tr><tr><td>Rompun 2% (Xylazine)</td><td>Bayer Animal Health GmbH (Leverkusen, Germany)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>氯胺酮 10%</td><td>Medistar GmbH (Ascheberg, Germany)</td><td>KETAMIN 10%</td><td></td></tr><tr><td>30 G 微量注射针头 / Sterican</td><td>Braun Melsungen AG</td><td>4656300</td><td></td></tr><tr><td>人工脑脊液（aCSF）用盐类</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>Diverse</td><td></td></tr><tr><td>S88 双输出方波脉冲发生器</td><td>Grass Technologies (Warwick, USA)</td><td>S88X</td><td></td></tr><tr><td>SIU5 射频变压器隔离单元</td><td>Grass Technologies (Warwick, USA)</td><td>SIU-V</td><td></td></tr><tr><td>InstruTECH LIH 8+8</td><td>HEKA (Lambrecht, Deutschland)</td><td>LIH 8+8 + Patchmaster 软件</td><td></td></tr><tr><td>通用放大器</td><td>NPI (Tamm, Deutschland)</td><td>ELC-03X</td><td></td></tr><tr><td>微电极拉制仪</td><td>Sutter Instruments (Novato, USA)</td><td>P-1000</td><td></td></tr><tr><td>解剖显微镜</td><td>Olympus (Tokyo, Japan)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>显微操作器</td><td>Sutter Instruments (Novato, USA)</td><td>MPC-200/MPC-325</td><td>机械式显微操作器也可使用</td></tr><tr><td>恒温毯系统</td><td>Stoelting (Wood Dale, USA)</td><td>50300V</td><td></td></tr><tr><td>细胞内/细胞外记录电极夹持器</td><td>Harvard Apparatus (Holliston, USA)</td><td>641227</td><td></td></tr></tbody></table>

通过背根电位记录法测量小鼠脊髓初级传入抑制 在体 内

Measuring Spinal Presynaptic Inhibition in Mice By Dorsal Root Potential Recording In Vivo

突触前抑制是脊髓中最强大的抑制机制之一。其生理学基础是由GABA能轴-轴突触介导的初级传入纤维去极化（初级传入去极化）。初级传入去极化的强度可通过记录背根处容积传导电位（背根电位，DRP）来评估。突触前抑制的病理变化在某些疼痛状态的异常中枢处理以及部分运动过度兴奋性疾病中具有关键作用。本文描述了一种记录DRP的方法。 体内 在小鼠中。本文介绍了在麻醉动物中制备脊髓背根并使用吸电极进行记录的操作步骤。该方法可用于测量GABA能背根电位（DRP），从而评估活体小鼠中的脊髓突触前抑制。结合转基因小鼠模型，DRP记录可作为研究疾病相关脊髓病理生理机制的有力工具。 体内 与……相比，记录具有多个优势 离体 离体脊髓标本 例如 同时记录或操控上脊髓网络并通过外周神经刺激诱导背根电位的可能性。

典型的DRP痕迹如图3所示。明显的刺激伪迹之后通常会跟随一个短暂的向下偏转。随后可清晰分辨出一个缓慢且持续时间较长的向上偏转，即为DRP。在部分记录中，背根反射表现为叠加在DRP上的小尖峰。在正常的野生型小鼠中，当刺激电压过高时，背根反射最常出现。由于在此制备中背根反射难以以高重复性引出，因此未将其用于分析，且需注意将刺激电压降至最低但仍保持为超强刺激强度。为分析DRP峰值幅度，采用20–30次连续扫描的平均迹线（图3a）。DRP峰值幅度可与刺激伪迹前的基线水平进行比较计算。 
DRP的时间依赖性总和可通过重复刺激（3次刺激；100 Hz；图3b）进行分析。峰值幅度的计算方法与单次刺激实验相同。单次刺激与高频三次刺激后的幅度比值可反映PAD时间依赖性总和的估计值。
<img alt="神经科学实验装置：光遗传学刺激过程；光纤；脑区靶向定位；控制系统。" fo:content-width="5in" f...

GABA能突触前抑制是脊髓中一种强大的抑制机制，在脊髓神经网络对运动和感觉信号的整合中具有重要作用。可通过记录背根电位（DRP）来测量初级传入纤维去极化的基础过程。本文介绍了一种在小鼠中进行体内DRP记录的方法。

突触前抑制是脊髓中最强大的抑制机制之一。其潜在的生理机制是……的去极化。

突触前抑制是脊髓中最强大的抑制机制之一。突触前抑制的病理变化在多种疾病的发生机制中具有重要意义。例如，神经病理性疼痛、炎症性疼痛以及中枢疼痛信息处理异常等。脊髓损伤及伴有运动过度兴奋的中枢神经系统疾病中，突触前抑制的作用至关重要。因此，在研究这些疾病的动物模型时，了解突触前抑制的强度将提供重要的信息。本文介绍了一种在小鼠模型中评估突触前抑制的方法。在体内，突触前抑制由初级感觉轴突的去极化介导，这种去极化是由GABA能轴-轴突触作用于感觉传入纤维的突触前末梢所诱导的。GABAA受体的激活导致氯离子电导增加，继而由于局部离子浓度分布引发初级传入纤维的去极化。这种去极化阻断了动作电位向轴突末梢的传导，并减弱其强度，从而导致钙离子内流减少以及神经递质释放的降低。因此，单个神经元中的兴奋性突触后电位可以在不改变突触后膜电位和现代神经元兴奋性的情况下被抑制，而这种初级ENT去极化的容积导联电位可直接反映脊髓中的突触前抑制情况。这些电位可在刺激后从脊髓背根记录得到，被称为背根电位。背根电位的测量技术已十分成熟，并已在猫、大鼠和青蛙中广泛应用。但在小鼠中，相关记录几乎 exclusively 仅在离体分离的脊髓制备中进行。本文介绍了一种在活体麻醉小鼠中记录这些背根电位的方法，从而能够在完整生物体中直接测量突触前抑制。进行小鼠在体DRP记录时，需要以下设备：标准的糖类仪器，用于分别定位刺激电极、记录电极和参考电极的三手控立体显微镜。此外，还需要小鼠固定架和加热装置，以在刺激和记录过程中或单独使用刺激器时控制小鼠的体温。需要一个标准放大器和数据采集系统以提高信噪比。在记录DRP时，需要使用自制的切片电极来制备电极。使用标准的移液器拉制器拉制常规玻璃毛细管。使用金刚砂锉打破电极尖端，以扩大尖端开口，然后用标准实验室火炬抛光尖端，使尖端平滑。在开始制备前，通过腹腔注射氯胺酮麻醉动物，并将小鼠头部固定在立体定位仪框架内。然后通过夹捏小鼠的后肢掌部来测试麻醉深度。只有当观察不到后肢回缩反应时，才开始准备操作；在手术过程中应反复检查麻醉深度。在后肢股四头肌中重复注射氯胺酮。延长麻醉时间，使用直肠探针监测动物体温。为准备背柱，沿背部正中线切开皮肤。将皮肤与下方组织分离，以将椎骨与周围结缔组织分开。在脊柱两侧各做一切口，并用手术刀将组织推开以扩大切口。随后使用小型骨凿去除S节段的棘突。从腰椎水平开始。为防止手术创面干燥，继续操作至胸椎中段水平。在创面周围放置小块纱布，并用0.9%氯化钠溶液润湿。然后从腰椎区域开始准备脊髓。小心地将骨乳头的尖端插入相邻两个椎骨之间的间隙。需特别注意尽可能减小对脊髓施加的压力。使用人工脑脊液润湿脊髓的胸段部位。在随后的所有步骤中重复进行此操作。使用30号针头小心地切开硬膜。然后松解并分离脊柱上两个相邻的同侧神经根。尽可能向远端切断神经根。在操作过程中。避免过度牵拉神经根，因为这最终会妨碍DRP记录的成功。将参考电极放置于脊髓附近后，将一段记录电极的尖端移至靠近一条背根近端的位置，然后将背根置于吸吮电极尖端开口处。随后，通过连接电极的注射器施加短暂的负压，将背根吸入电极内。然后在持续施加低水平连续负压的同时，用人工脑脊液（A CSF）填充电极，直至溶液包围电极内的背根和氯化银丝。接着，将电极尖端从脊髓上抬起，确保无液体桥接导致电极短路。对同侧相邻的第二根背根重复上述步骤。当两个电极均放置到位后，通过刺激其中一根背根并从另一根背根记录信号，开始记录背根电位（DRP）。逐步增加刺激电压至超最大强度。典型的背根电位记录结果如左图所示。短暂的刺激伪迹后，紧随一个短暂的正向偏转和一个持续时间较长的负向偏转。最后一个偏转即为实际的背根电位。其幅度可通过刺激记录前方直接记录的基线进行计算。一次记录中可能来自一对根部的多个痕迹，呼吸运动和/或心电图伪迹可能会干扰记录的DRP。成功记录后，可以切换刺激和记录位点，进行第二次记录。上述记录方法。在活体动物中记录根电位可用于评估初级传入神经的兴奋性、抗极化状态以及完整动物体内的生理功能，尤其是在结合基因工程小鼠时具有重要意义。该技术可作为研究脊髓抑制机制的有力工具。脊髓整合功能对运动调控和多模态感觉感知至关重要。该方法在疼痛、脊髓损伤、周围神经损伤和炎症相关研究中具有重要应用价值。体内记录DRP能够分析脑干以上中枢活动与pad之间的相互作用，而这些在通常用于小鼠DRP测量的离体脊髓制备中是无法实现的。原则上，在记录过程中可以向脊髓施加药物。通过额外的移液管进行局部施加可增强并加快对局部药物浓度的控制。

measuring-spinal-presynaptic-inhibition-mice-dorsal-root-potential

Research

科研

JoVE Journal

Neuroscience

神经科学

测量脊髓突触前抑制小鼠背根电位记录<em&gt;在体内</em

本文描述了一种用于在背根挤压损伤后监测初级感觉轴突的体内成像方案。该方法利用宽场荧光显微镜和thy1-YFP转基因小鼠，可对周围神经系统中长达4...

脊神经后根切断术后背根轴突的活体成像

本文描述了一种用于监测膜电位变化的成像技术，其空间分辨率达到亚微米级，时间分辨率达到亚毫秒级。该技术基于激光激发电压敏感性染料，可对轴突及轴突侧支、终末树突分支以及单个树突棘中的信号进行测量。...

脑片中单个神经元轴突、树突及树突棘的电压敏感染料记录

来源：Shannonhouse, J., 等. 活体背根神经节初级感觉神经元网络中神经元集群的钙成像. 《视觉化实验杂志》...

小鼠完整背根神经节中神经元集群的活体钙成像

来源：Lai, J., et al. 在啮齿类动物大脑中同时进行电生理记录与抑制剂微注射。J. Vis. Exp.

抑制大鼠神经元活动及其通过电生理学检测的方法

体内 小鼠坐骨神经电生理测量

我们展示了如何制备幼鼠脊髓的斜切片。该制备方法可用于刺激腹根。...

斜向脊髓切片的制备用于腹根刺激

神经传导测量是评估神经退行性疾病小鼠模型的有用工具，但通常仅用于刺激后肢坐骨神经。本文介绍了一种测量复合肌肉动作电位（CMAP）的技术 体内...

体内电生理记录小鼠运动神经元变性模型前肢复合肌肉动作电位

单纤维记录是一种适用于中枢和周围神经系统的有效电生理技术。结合带有附着坐骨神经的完整背根神经节制备，可检测传导阻滞的机制。这两种方案均有助于加深对周围神经系统与疼痛关系的理解。...

利用体内单纤维记录法及附着坐骨神经的完整背根神经节研究传导阻滞的机制

本方案描述了在同时进行经脊髓直流电刺激的条件下，对大鼠腰段运动神经元进行体内细胞内记录的方法。该方法使我们能够在脊髓阳极或阴极极化之前、期间和之后，测量运动神经元的膜特性并记录其节律性放电活动。...

在体条件下对经脊髓直流电刺激期间类型明确的大鼠脊髓运动神经元进行细胞内记录

本方案概述了 体内 利用钙成像技术测量腰段6背根神经节（L6...

体内背根神经节神经元对躯体和内脏刺激反应的钙成像

本研究介绍了一种在麻醉小鼠中暴露胸段背根神经节（T-DRG）的外科操作方法 体内...

活体胸段背根神经节（DRG）钙成像与心电图记录用于外周神经刺激研究

了解小鼠脊髓突触前抑制的在体测量方法，通过背根电位记录技术评估GABA能抑制机制。该方法为研究疼痛、脊髓损伤及中枢神经系统疾病提供了重要的电生理学工具。

通过背根电位记录法测量小鼠脊髓初级传入抑制在体内

探索更多视频

通过背根电位记录法测量小鼠脊髓初级传入抑制 在体 内

探索更多视频

通过背根电位记录法测量小鼠脊髓初级传入抑制在体内