Gleichzeitige Intrazelluläre Aufnahme eines Lumbar Motoneuron und dem Force durch seine Motor Unit in der adulten Maus Produziert<em&gt; In vivo</em

Marin Manuel; C.J. Heckman

doi:10.3791/4312

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Methodenartikel

Gleichzeitige Intrazelluläre Aufnahme eines Lumbar Motoneuron und dem Force durch seine Motor Unit in der adulten Maus Produziert

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DOI:

10.3791/4312

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5. Dezember 2012

Marin Manuel¹ , C.J. Heckman¹

¹Department of Physiology, Northwestern University Feinberg School of Medicine

In diesem Artikel

Erratum-Hinweis

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Zusammenfassung

Dieses neue Verfahren erlaubt die gleichzeitige intrazelluläre Aufnahme eines einzigen erwachsenen Maus Motoneuron und die Messung der Kraft, die von seiner Muskelfasern hergestellt. Die kombinierte Untersuchung der elektrischen und mechanischen Eigenschaften der Motoreinheiten in normalen und genetisch modifizierten Tieren ist ein Durchbruch für das Studium des neuromuskulären Systems.

Zusammenfassung

Das Rückenmark Motoneuron ist seit langem ein gutes Modell für die Untersuchung neuronaler Funktion, weil es ein Neuron des zentralen Nervensystems mit den einzigartigen Eigenschaften von (1) mit leicht identifizierbaren Ziele (die Muskelfasern) und daher eine sehr bekannte Funktion ist (die Muskelkontraktion steuern), (2) dass die konvergente Ziel vieler Wirbelsäulen-und absteigend Netzwerke, daher der Name "gemeinsame Endstrecke" und (3) mit einem großen soma, die es möglich, sie mit scharfen intrazellulären Elektroden eindringen lässt . Weiterhin, wenn es in vivo untersucht, ist es möglich, gleichzeitig aufnehmen die elektrische Aktivität der Motoneuronen und der Kraft, die durch ihre Muskelkraft Ziele entwickelt. Durchführen intrazelluläre Ableitungen von Motoneuronen in vivo daher legte den Experimentator in der einzigartigen Position, in der Lage zu studieren, zur gleichen Zeit, all die Fächer des "Motor-Einheit" (der Name des Motoneuron, dessen Axon unddie Muskelfasern es innerviert ^1): Die Eingänge Auftreffen auf die Motoneuronen, die elektrophysiologischen Eigenschaften der Motoneuronen, und die Auswirkungen dieser Eigenschaften auf die physiologische Funktion der Motoneuronen, also die Kraft, durch die Motor-Einheit produziert. Allerdings ist dieser Ansatz sehr schwierig, da die Zubereitung nicht sein kann gelähmten und damit die mechanische Stabilität für die intrazelluläre Aufnahme reduziert wird. So hat diese Art von Experimenten nur bei Katzen und Ratten erzielt worden. Jedoch könnte die Untersuchung der Wirbelsäule motorische Systeme stellen eine enorme Sprung wenn es möglich war, ähnliche Experimente in normalen und genetisch modifizierten Mäusen durchzuführen.

Aus technischen Gründen, die Untersuchung der Wirbelsäule Netzwerke in Mäusen meist hat für Neugeborene in vitro Präparaten, wo die Motoneuronen und die Wirbelsäule Netzwerke sind unreife beschränkt, werden die Motoneuronen von ihren Zielen getrennt, und wenn sie in Scheiben, die mo studierttoneurons werden von den meisten ihrer Eingänge getrennt. Bis vor kurzem waren nur ein paar Gruppen gelang es, intrazelluläre Ableitungen von Motoneuronen in vivo ^2-4 durchzuführen, einschließlich unserem Team, ein neues Präparat, das uns zu einer sehr stabilen Aufnahmen von Motoneuronen in vivo zu erhalten, in erwachsenen Mäusen ^5,6 erlaubt veröffentlicht. Allerdings wurden diese Aufnahmen in gelähmten Tieren, dh ohne die Möglichkeit, die Kraft Ausgang dieser Motoneurone aufzunehmen. Hier präsentieren wir eine Erweiterung dieser ursprünglichen Zubereitung, in denen wir waren in der Lage, um die gleichzeitige Aufnahmen der elektrophysiologischen Eigenschaften der Motoneurone und der Kraft, die durch ihre motorischen Einheit entwickelt zu erhalten. Dies ist eine wichtige Errungenschaft, da es uns um die verschiedenen Arten von Motoneuronen auf der Grundlage ihrer Kraft Profil zu identifizieren und damit Offenlegung ihrer Funktion ermöglicht. Gekoppelt mit genetischen Modellen stören Wirbelsäule segmentale Schaltung ^7-9 oder Reproduktions menschlichen disease ^10,11 rechnen wir diese Technik ein wesentliches Instrument für die Untersuchung der spinalen motorischen Systems.

Protokoll

Ein. Step One

Pre-Anästhesie Medikamente: 10-15 min vor der Einleitung der Narkose, injizieren Atropin (0,20 mg / kg) und methylprenidsolone (0,05 mg) subkutan den Speichelfluss und Ödeme bzw. zu verhindern.

2. Schritt Zwei

Narkoseeinleitung: injizieren Pentobarbital-Natrium (70 mg / kg) oder ein Gemisch von Ketamin / Xylazin (100 mg / kg und 10 mg / kg) intraperitoneal. Lassen Sie die Maus unter, bis keine toe Prise reflex erhalten werden können gehen. Wenn der Anästhesie scheint zu hell, mit 1/4 der Dosis ergänzen.

3. Schritt Drei