Elektrophysiologische Motor Unit Number Estimation (MUNE) Mess Verbindung Muskelaktionspotenzial (CMAP) in Maus-Hinterlauf Muskeln

Das übergeordnete Ziel des folgenden Experiments ist es, die Anzahl der funktionellen motorischen Einheiten, die die Trizeps-Siri-Muskeln in der Maus in vivo innervieren, zu schätzen. Dies wird erreicht, indem zunächst die maximale Cmap-Amplitude der Trizeps-Siri-Muskeln gemessen wird. In einem zweiten Schritt werden 10 submaximale inkrementelle Reaktionen erhalten, die dann gemittelt sind, um die durchschnittliche Aktionspotentialamplitude einer einzelnen motorischen Einheit zu erhalten.

Als nächstes wird die cmap-Amplitude durch die durchschnittliche SUP-Amplitude dividiert. Um die Muni zu berechnen, liefern die Ergebnisse eine in vivo Schätzung der Anzahl der funktionellen motorischen Einheiten, die die Trizeps sury Hin-Gliedmaßenmuskulatur innervieren. Die elektrophysiologische Technik zur Schätzung der Anzahl der motorischen Einheiten oder Muni kann verwendet werden, um präklinische Therapien für Störungen oder Verletzungen des peripheren Nervensystems zu untersuchen.

Die Idee zu dieser Methode hatten wir erstmals, als wir das Delta-Sieben-Mausmodell für spinale Muskelatrophie untersuchten. In diesem Modell weist sie einen schweren Phänotyp auf, weshalb wir die neugeborene Maus untersuchen mussten. Daher kann diese Technik sowohl bei neugeborenen Mäusen als auch bei erwachsenen Mäusen angewendet werden.

visuelle Demonstration dieser Methode ist von entscheidender Bedeutung, um reproduzierbare inkrementelle Reaktionen zu erhalten, die eine genaue Schätzung der Anzahl funktionsfähiger motorischer Einheiten ermöglichen. Der Hauptvorteil dieser Technik gegenüber anderen Methoden der Muni-Messungen und Mäusen, wie z. B. solchen, die auf inkrementellen Kraftmessungen beruhen, besteht darin, dass diese Technik minimalinvasiv ist und im Laufe der Zeit wiederholt werden kann. Die Fähigkeit, klinisch relevante, zuverlässige und wiederholte Bewertungen der Integrität motorischer Einheiten in Modellen für Motoneuronenerkrankungen und periphere Nervenverletzungen durchzuführen, erhöht das translationale Potenzial dieser Modelle und verbessert unser Verständnis der Determinanten der Aufrechterhaltung und Gesundheit der motorischen Einheit.

Um Cmap- und Muni-Aufzeichnungen durchzuführen, platzieren Sie die aktive Ringelektrode auf der Haut und überlagern Sie den proximalen Teil der hinteren Extremität, den Gastro-Muskel einer anästhesierten Maus. Platzieren Sie dann die Referenzringelektrode auf der Haut über dem mittleren Mittelfußteil des Fußes, um die Impedanz zu reduzieren, und beschichten Sie die Haut und die Resthaare unter den Ringelektroden mit Gel, um den Hautkontakt der Elektrode zu maximieren. Vermeiden Sie eine übermäßige Anwendung von Elektrodengel, da dies zu einer elektrischen Brücke zwischen den Elektroden führen und eine genaue Aufzeichnung zur Stimulation des Ischiasnervs verhindern kann.

Führen Sie eine isolierte monopolare 28-Gauge-Nadel als Kathode in die proximale Hintergliedmaße ein. Vermeiden Sie es, die Stimulationselektroden zu nahe am Ischiasnerv oder zwei tief einzuführen, da dies den Ischiasnerv oder eine andere Struktur verletzen könnte. Führen Sie eine weitere isolierte monopolare 28-Gauge-Nadel als Anode proximal in das Unterhautgewebe über dem Kreuzbein ein. Platzieren Sie danach eine Einweg-Oberflächenelektrode als Masseelektrode an der kontralateralen hinteren Gliedmaße oder am Schwanz.

Bei diesem Verfahren erhalten Sie die Ischias-Cmap-Antworten, indem Sie den Ischiasnerv mit Rechteckimpulsen von 0,1 Millisekunden stimulieren. Dauer. Erfassen Sie Cmap-Antworten mit zunehmender Reizintensität von einem bis 10 Milliampere, bis die Amplitude der Reaktion nicht mehr zunimmt. Um eine supermaximale Stimulation zu gewährleisten, erhöhen Sie die Stimulation auf etwa 120% der verwendeten Reizintensität, um eine maximale Reaktion und eine zusätzliche Reaktion zu erzielen.

Wenn die cmap-Größe nicht weiter zunimmt, notieren Sie diese Antwort als maximale cmap. Zeichnen Sie dann die Cmap-Amplituden von Baseline zu Peak und von Spitze zu Spitze in Millivolt auf. Um die durchschnittliche SUP-Größe zu bestimmen, verwenden Sie die inkrementelle Stimulationstechnik, indem Sie die submaximale Stimulation abgeben und gleichzeitig die Intensität in Schritten von 0,03 Milliampere erhöhen, um die minimalen Alles- oder Nichts-Reaktionen zu erhalten.

Wenn die erste Reaktion nicht mit einer Reizintensität zwischen 0,21 Milliampere und 0,70 Milliampere auftritt, stellen Sie die Position der stimulierenden Kathode entweder näher oder weiter weg von der Position des Ischiasnervs im proximalen Oberschenkel ein. Rufen Sie die erste inkrementelle Antwort ab, die hier gezeigt wird. Stellen Sie sicher, dass die Latenz des negativen Peaks der inkrementellen Reaktion ungefähr mit dem negativen Peak der zuvor erhaltenen maximalen cmap-Antwort übereinstimmt.

Stellen Sie sicher, dass die Reaktion stabil und ohne Fraktionierung ist, indem Sie drei konsistente inkrementelle Reaktionen in Echtzeit beobachten und sicherstellen, dass die Amplitude mindestens 25 Mikrovolt beträgt. Rufen Sie als Nächstes das zweite inkrementelle Element ab und stellen Sie sicher, dass das Inkrement stabil und ohne Fraktionierung ist, indem Sie drei inkrementelle Antworten in Echtzeit überlagern. Das zweite Inkrement sollte visuell deutlich sein und mindestens 25 Mikrovolt größer sein als das vorherige Ansprechverhalten.

Erzielen Sie dann die dritte inkrementelle Antwort, um sicherzustellen, dass das Inkrement stabil und ohne Fraktionierung ist. Ähnlich wie bei der zweiten inkrementellen Reaktion, die zuvor gezeigt wurde, sollte die dritte Inkrementierung visuell deutlich sein und eine Amplitude von mindestens 25 Mikrovolt aufweisen, die größer ist als die zweite Reaktion. Erfassen Sie auf diese Weise weiterhin inkrementelle Antworten, bis insgesamt 10 inkrementelle Antworten aufgezeichnet wurden.

Bewerten Sie die Inkremente, um sicherzustellen, dass die Amplitude jeder einzelnen inkrementellen Reaktion kleiner als ein Drittel der Summe aller 10 Inkremente ist. Verwenden Sie als Nächstes die 10 inkrementellen Werte, um die durchschnittliche SUP-Amplitude anzugeben. Die berechneten Werte für die 10 inkrementellen Antworten werden angezeigt.

Die durchschnittliche SUP-Größe wird ermittelt, indem die 10 Inkremente gemittelt oder einfach das letzte Inkrement durch 10 dividiert wird. Berechnen Sie dann die Muni, indem Sie die maximale Peak-to-Peak-Cmap-Amplitude durch die durchschnittliche SM-Amplitude dividieren. Um eine Anwendung dieser Techniken zu veranschaulichen, haben wir die Wirkung der Ischiasnervenquetschung auf die Funktion der motorischen Einheit untersucht.

In dieser Abbildung werden die Reaktionen einer erwachsenen Kontrollmaus und einer erwachsenen Maus 11 Wochen nach der Ischiasnervenquetschung verglichen: Es gibt keine Unterschiede in der Sensitivität zwischen den Aufnahmen. Nach der Ischiasnervenquetschung ist die Muni bei schätzungsweise 50 funktionsfähigen motorischen Einheiten stark reduziert, verglichen mit einem normalen Befund von 278 funktionsfähigen motorischen Einheiten in der Kontrollmaus. Im Gegensatz dazu zeigt die Cmap-Amplitude beim zerquetschten Tier nur eine leichte Verringerung im Vergleich zur Kontrolle aufgrund von Kollateralkeimungen.

Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie Sie die Schätzung der motorischen Einheitenzahl in den Hintergliedmaßen, Muskeln und vivo der Maus durchführen. Einmal gemeistert, kann diese Technik in der Regel in weniger als 20 Minuten durchgeführt werden, wenn sie richtig ausgeführt wird. Wir hoffen, dass diese visuelle Demonstration des Protokolls zu einer breiten Akzeptanz dieser wichtigen Technik führen wird, von der wir glauben, dass sie zu einer verbesserten Zuverlässigkeit zwischen Laboratorien und der effektiven Umsetzung von Entdeckungen im Labor in wirksame Therapien in der Klinik führen wird.