מאמר שיטה

הקלטה תאית סימולטני של Motoneuron מותנה והחיל הופק על ידי יחידת המנוע שלה בעכבר למבוגרים בחי

DOI:

10.3791/4312

⸱

5 בדצמבר 2012

 , 
1Department of Physiology, Northwestern University Feinberg School of Medicine

במאמר זה

הודעת תיקון

Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice

סיכום

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

שיטה חדשה זו מאפשרת הקלטה התאית סימולטני של motoneuron אחת מבוגר עכבר והמדידה של הכח הנוצר על ידי סיבי השריר שלה. החקירה בשילוב של תכונות החשמליות ומכאניות של יחידות מוטוריות בבעלי חיים רגילים ועבר שינוי הגנטי היא פריצת דרך בחקר מערכת התוקפת.

תקציר

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Motoneuron השדרה כבר זמן רב מערכת מודל טובה ללימוד תפקוד עצבי כי זה תא עצב של מערכת העצבים המרכזית עם המאפיינים הייחודיים של (1) יש מטרות לזיהוי בקלות (את סיבי שריר) ויש לו פונקציה מאוד ידועה ולכן (כדי לשלוט בכיווץ שריר), (2) להיות היעד המתכנס של רשתות רבות בעמוד שדרה ויורדות, ומכאן שמו של "מסלול משותף סופי"; ו (3) שסומא גדול המאפשר לחדור אליהם עם אלקטרודות התאית החדה . יתר על כן, כאשר למדו בvivo, ניתן לרשום את הפעילות החשמלית של תאי עצב האחראים ולכח שפותח על ידי מטרותיהם שרירים בו זמנית. ביצוע הקלטות תאיות של תאי עצב אחראים in vivo לכן לשים experimentalist בעמדה הייחודית של להיות מסוגל ללמוד, באותו הזמן, את כל המדורים של "יחידת המנוע" (השם שניתן לmotoneuron, האקסון שלו, וסיבי השריר זה innervates 1): את התשומות שולטו בmotoneuron, את המאפיינים של אלקטרו motoneuron, ואת ההשפעה של מאפיינים אלה על התפקוד הפיזיולוגי של תאי עצב האחראים, כלומר את הכח הנוצר על ידי יחידת המנוע שלה. עם זאת, גישה זו היא מאוד מאתגרת בגלל ההכנה לא יכולה להיות משותקת ובכך היציבות המכאנית להקלטה התאית היא מופחתת. לכן, סוג זה של ניסויים הושג רק בחתולים ובעכברים. עם זאת, המחקר של מערכות מוטוריות בעמוד שדרה יכול לעשות קפיצה אדירה אם זה היה אפשרי לביצוע ניסויים דומים בעכברים נורמלים ומהונדס גנטיים.

מסיבות טכניות, המחקר של הרשתות בעמוד השדרה בעכברים יש בעיקר מוגבל לילוד בהכנות חוץ גופייה, שבו תאי עצב האחראים ורשתות השדרה הם לא בוגרים, על תאי עצב האחראים מופרדים מהמטרות שלהם, וכשלמד בפרוסות, מוtoneurons מופרדים ממרבית התשומות שלהם. עד לאחרונה, רק כמה קבוצות הצליחו לבצע הקלטות תאיות של תאי עצב אחראים in vivo 2-4, כולל צוות שלנו שפרסם הכנה חדשה שאפשרה לנו להשיג הקלטות יציבות מאוד של תאי עצב אחראים in vivo בעכברים בוגרים 5,6. עם זאת, הקלטות אלה התקבלו בבעלי חיים משותקים, כלומר ללא האפשרות להקליט את תפוקת הכח של תאי עצב האחראים האלה. כאן אנו מציגים הארכת הכנה מקורית זה, בו הצליח להשיג הקלטות בו זמניות של את המאפיינים אלקטרופזיולוגים של תאי עצב האחראים ושל הכח שפותח על ידי יחידת המנוע שלהם. מדובר בהישג חשוב, שכן היא מאפשרת לנו לזהות את הסוגים השונים של תאי עצב אחראים המבוססים על פרופיל כוחם, ובכך חושף את תפקידם. יחד עם מודלים גנטיים מפריעים מעגלים מגזריים שדרת 7-9, או reproducting disea האנושיse 10,11, אנו מצפים בטכניקה זו כדי להיות כלי חיוני למחקר של מערכת מוטורית בעמוד שדרה.

פרוטוקול

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. צעד אחד

תרופות טרום הרדמה: 10-15 דקות לפני האינדוקציה של הרדמה, להזריק אטרופין (0.20 מ"ג / ק"ג) וmethylprenidsolone (0.05 מ"ג) תת cutaneously למנוע ריור ובצקת, בהתאמה.

2. שלב השני

אינדוקציה של הרדמה: להזריק נתרן פנטוברביטל (70 מ"ג / ק"ג) או תערובת של קטמין / xylazine (100 מ"ג / ק"ג ו 10 מ"ג / ק"ג, בהתאמה) התוך peritoneally. בואו העכבר ללכת תחת עד ניתן להשיג שום רפלקס קמצוץ בוהן. אם ההרדמה נראית בהירה מדי, להשלים עם 1/4 מהמנה.....

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

איור 1 מציג כיצד לזהות motoneuron מקבוצת Surae Triceps לאחר חדירה. בעוצמת גירוי הנמוכה, רק EPSP monosynaptic ניתן לראות (איור 1 א). בעצמה גבוהה יותר, EPSP עשויה להיות גדול מספיק כדי לעורר "orthodromic" ספייק (1B איור). בעוצמת גירוי הגבוהה אף יותר, של הכל או לא antidromic ספייק מופיע, עם זמן אחזור קצר יותר מאשר EPSP monosynaptic (התרשים 1C). אם נוכחי מספיק מוזרק דרך microelectrode להפעיל ספייק, פעילות EMG ניתן להקל.......

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ההכנה המתוארת כאן היא הראשונה שמאפשר, בעכבר הבוגר, ההקלטה תאית סימולטני של motoneuron המותני והמדידה של הכח הנוצר על ידי סיבי שריר innervated ידי האקסון שלו.

בשל גודלו הקטן של בעלי החיים, את המיומנויות הנדרשות להכנה כירורגית זה יכול להיות מאתגר לרכוש. עם זאת, ברגע שכישורים אלה שולטים, כל הניתוח יכול להתבצע בשלוש שעות, ובעלי החיים יכולים לשרוד לעד 7 שעות ויותר לאחר תום ההליך כירורגי להקלטות. ההצלחה של טכניקה זו הי.......

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

אין ניגודי האינטרסים הכריזו.

תודות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

עבודה זו התאפשרה הודות לתמיכה כספית מFondation pour la המשוכלל והנדירה Médicale (FRM), המלגה הבתר מילטון Safenowitz למחקר ALS (ALS אגודה), מענקי NIH NINDS NS05462 וNS034382, וANR גרנט HyperMND.

....

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
שם המגיב חברה מספר קטלוגים תגובות (אופציונלי)
אטרופין סולפט Aguettant
Methylprenidsolone פייזר Solu-Medrol
pentobarbitone נתרן סאנופי אוונטיס Pentobarbital
קטמין
Xylazine
גלוקוז
פלזמת הרחבה רוג'ר Bellon Plasmagel
מספריים קהים FST 14079-10
מספריים מצוינים בלאנט FST 15025-10
Vannas מספרי האביב FST 15002-08
פיין מלקחיים משוננים FST 11370-32
פיין מלקחיים משוננים FST 11370-31
מתאם שדרת קנינגהם Stoelting ושות
איטום Kwik-יצוק WPI # KWIK-CAST
אורר CWE Inc SAR-830/AP
Capnograph CWE Inc μcapstar
שמיכת חימום הרווארד Apparatus 507221F
מגבר תאי אקסון instrumeNTS Axoclamp 2B
פיפטה חולץ סאטר מכשירים P-97
KCl סיגמה אולדריץ P9333-500G

מקורות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Liddel, E. G. T., Sherrington, C. S. Recruitment and some other factors of reflex inhibition. Proc. R. Soc. London. B, 488-518 (1925).
  2. Huizar, P., Kuno, M., Miyata, Y. Electrophysiological properties of spinal motoneurones of normal and dystrophic mice.....

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה

בקש הרשאה

תיקון

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Formal Correction: Erratum: Simultaneous Intracellular Recording of a Lumbar Motoneuron and the Force Produced by its Motor Unit in the Adult Mouse In Vivo
Posted by JoVE Editors on 1/04/2013. Citeable Link.

A correction was made to Simultaneous Intracellular Recording of a Lumbar Motoneuron and the Force Produced by its Motor Unit in the Adult Mouse In vivo. There was an error in the name of one author, Marin Manuel. The author's name has been corrected to:

Marin Manuel

instead of:

Manuel Marin

תגיות

In VivoEMG

מאמרים קשורים