In-vivo-Elektrophysiologische Messungen an Maus Ischiasnerven

Das übergeordnete Ziel dieser Methode besteht darin, wichtige Eigenschaften der Nervenleitung an SCIC-Nerven lebender Mäuse zu bestimmen. Die zu untersuchende Maus wird auf den Bauch gelegt. Beachten Sie, dass Sie mit der Anatomie des SCIC-Nervs, hier in Blau dargestellt, vertraut sein müssen; die in Schwarz gekennzeichneten Ableitelektroden werden an einer Position platziert, an der der Gastroknöchel seinen maximalen Durchmesser aufweist.

Die in Rot gekennzeichneten Referenzelektroden werden einfach unterhalb der Sensorelektroden platziert. Nun muss der Punkt der distalen Stimulation markiert werden. Wir wählten willkürlich einen definierten und konstanten Abstand von vier Millimetern.

Der Ort der proximalen Stimulation befindet sich in einem Abstand von 16 Millimetern zur Ableitelektrode. Dies bedeutet, dass zwischen den Stellplätzen für die proximale und distale Stimulation des STIC-Nervs ein Abstand von genau 12 Millimetern besteht. Die Stimulation mittels Nadelelektroden wird anschließend zuerst an der proximalen Stimulationsstelle und danach an der Stelle der distalen Stimulation durchgeführt.

Hallo, mein Name ist Alexander Schultz. Ich arbeite am Ance-Institut für H-Forschung in Gina, Deutschland, unter der Leitung von Dr. Helen Morrison. In Zusammenarbeit mit Professor Reinhard Power vom Institut für Molekulare Zellbiologie des Universitätsklinikums Gina haben wir eine Methode etabliert, mit der wir elektrophysiologische Messungen an Sehnerven lebender Mäuse durchführen können.

Diese Aufnahmen sind ein leistungsfähiges Werkzeug, um Mausmodelle von neuromuskulären Erkrankungen zu charakterisieren. Beginnen wir also. Dies ist die Ausrüstung, die Sie zur Durchführung der Messungen benötigen.

Drei Nadelelektroden für EKG-Aufnahmen. Eine Nadelelektrode zur Stimulation, Ringelektroden zur Ableitung, sowie als Referenz eine Haarelektrode, eine elektrische Rasiermaschine, eine rückgekoppelte Heizplatte, eine ReCaL-Thermo-Sonde, eine Maushalterung für die Anästhesie und Kontaktgel. Die Mäuse werden durch kontinuierliche Inhalation von Isofluran zur Einleitung der Anästhesie narkotisiert.

Wir applizierten 3% Isofluran in hundertprozentigem Sauerstoff. Später während der Messungen reicht es aus, mit 2% Isofluran in hundertprozentigem Sauerstoff zu arbeiten. Um den Hautwiderstand während der Messungen zu verringern, entfernen wir das Fell vollständig von den Hintergliedmaßen der untersuchten Mäuse.

Dies wird mithilfe eines elektrischen Rasierers erreicht. Zusätzlich verwenden wir eine im Handel erhältliche Enthaarungscreme. Am Ende wird die Creme vollständig entfernt und die Haut mit 70 % Ethanol gereinigt.

Im nächsten Schritt bringen wir drei Elektroden zur EKG-Aufzeichnung an, wobei sich eine Elektrode unter der Haut jedes Hinterbeins und eine weitere Elektrode im Nackenbereich unter der Haut befindet. Die Aufzeichnung von EKG-Signalen während der Messungen ermöglicht die Überwachung mindestens eines vitalen Parameters. Beide Hintergliedmaßen werden nach einer ungefähren Positionierung der Ringelektroden mit Klebeband am Boden fixiert.

Für eine optimale Signalübertragung verwenden wir ein Kontaktpflaster, das den Übergangswiderstand zwischen der Haut und den Ringelektroden verringert. Die schwarzen Sensorelektroden werden an der Stelle platziert, an der der Gastrocnemius-Muskel seinen maximalen Durchmesser aufweist. Die roten Referenzelektroden werden direkt unterhalb der Sensorelektroden angebracht.

Dann werden die genauen Positionen für die Reizung des Nervus ischiadicus definiert und in einem Abstand von vier Millimetern zu den Ableitelektroden markiert. Die distale Reizung erfolgt in einem Abstand von 16 Millimetern zu den Ableitelektroden. Die proximale Reizung wird hier durchgeführt.

Hier sehen Sie die Benutzeroberfläche eines Programms zur Datenerfassung und -analyse. In der ersten Zeile wird die EKG-Aufzeichnung dargestellt. In der zweiten Zeile.

Sie können die wiederholten Pulse vom Stimulator sehen. In der dritten Zeile erscheinen die von der Erfassungselektrode detektierten Antwortsignale mit einer Abtastrate von 50 Kilohertz. Nun können wir mit den eigentlichen Aufnahmen beginnen.

Die Stimulationsnadel wird zunächst an der Position der proximalen Stimulation injiziert. Die korrekte Platzierung der Nadel bzw. die gezielte Stimulation des STIC-Nervs kann durch eine entsprechende Muskelreaktion distal zum STIC-Nerv überwacht werden. Im Bereich der Sensorelektroden werden die von den Sensorelektroden erfassten Signale in der Benutzeroberfläche visualisiert.

Gleichzeitig sollten klare biphasische Antwortkurven mit konstanter maximaler Amplitude erzielt werden. Anschließend wird die distale Stimulation auf die gleiche Weise durchgeführt. In der linken oberen Ecke sehen Sie die gleichzeitigen Aufzeichnungen von den stehenden Elektroden in der Benutzeroberfläche.

In der oberen Zeile sehen Sie ein repräsentatives Bild eines einzelnen Rechteckimpulses mit einer Dauer von 0,1 Millisekunden, der von den Stimulationsnadelsonden alle 200 Millisekunden angelegt wird. In der unteren Zeile ist eine entsprechende neuromuskuläre Antwortkurve dargestellt. Die Datenanalyse umfasst die Bestimmung der Latenzzeit und der Amplitude der aufgezeichneten Signale. Zu diesem Zweck empfiehlt es sich, mehrere Antwortkurven von einem Stimulationsort zu mitteln.

Die Latenz des Signals ist die Zeit zwischen dem Beginn der Reizung und dem Anfang der Antwortkurve. Oder genauer gesagt dem Wendepunkt. Die Zeitdifferenz zwischen den Latenzen nach proximaler und distaler Reizung kann nun verwendet werden, um die Nervenleitgeschwindigkeit zu berechnen. Dazu benötigt man zusätzlich die räumliche Distanz zwischen der proximalen und der distalen Reizung – in unserem Fall 12 Millimeter.

Zusätzlich kann die Amplitude der Antwortkurve quantifiziert werden, um das sogenannte zusammengesetzte motorische Aktionspotential zu bestimmen. Es stellt die Größe zwischen den maximalen positiven und negativen Umkehrpunkten des Signals dar. Für einige Anwendungen kann es ebenfalls hilfreich sein, die Dauer der Signalamplitude zu messen, die sich von den ersten bis zu den letzten Wendepunkten der Antwortkurve erstreckt.

Die Nervenleitgeschwindigkeit hängt stark von der schnellen Signalweiterleitung ab, die durch die Myelinisierung ermöglicht wird. Daher zeigen demyelinisierende Erkrankungen im Allgemeinen verminderte Leitungsgeschwindigkeiten. Das zusammengesetzte motorische Aktionspotential, das mit der Anzahl funktioneller Axone und neuromuskulärer Verbindungen korreliert, ist ein Indikator für axonale Schäden, wenn es signifikant vermindert ist.

Wir haben Ihnen soeben eine einfache und zuverlässige Methode gezeigt, um wichtige Eigenschaften der Nervenleitung bei Mäusen zu bestimmen. Bei der Durchführung dieses Verfahrens ist es von großer Bedeutung, den Hautwiderstand durch vollständige Enthaarung und gründliche Reinigung der Haut zu verringern. Anschließend können Sie Signale mit einem optimalen Signal-Rausch-Verhältnis aufzeichnen.

Außerdem ist es wichtig, die maximale Reizantwort für eine geeignete Datenaufnahme zu identifizieren. Dies kann durch vorsichtige Bewegung der Stimulationsnadel erreicht werden, sodass biphasische Antwortkurven detektiert werden können. Vielen Dank fürs Zuschauen und viel Erfolg bei Ihren Experimenten.