כונן הנשימה המרכזי ממוקם בגזע המוח. פלט מוטורי נשימתי ספונטני מגזע מוח-חוט שדרה מבודד נרשם על ידי הנחת אלקטרודה על שורש הגחון הרביעי. גישה ניסויית זו חשובה לחקירות פרמקולוגיות או להערכת אתגרי נשימה ומניפולציות גנטיות על התנהגות מוטורית קצבית.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
כונן הנשימה המרכזי ממוקם בגזע המוח. פלט מוטורי נשימתי ספונטני מגזע מוח-חוט שדרה מבודד נרשם על ידי הנחת אלקטרודה על שורש הגחון הרביעי. גישה ניסויית זו חשובה לחקירות פרמקולוגיות או להערכת אתגרי נשימה ומניפולציות גנטיות על התנהגות מוטורית קצבית.
בעוד שידוע היטב כי הדחף הנשימתי המרכזי ממוקם בגזע המוח, מספר היבטים של תפקודו הבסיסי, התפתחותו ותגובתו לגירויים עדיין לא מובנים במלואם. כדי להתגבר על הקושי בגישה לגזע המוח בבעל החיים כולו, מבוצע בידוד של גזע המוח וחלק מחוט השדרה. תכשיר זה נשמר בנוזל מוח-עמוד שדרה מלאכותי שבו גזים, ריכוזים וטמפרטורה נשלטים ומנוטרים. אות הפלט מרשת הנשימה נרשם על ידי אלקטרודת יניקה המונחת על שורש הגחון הרביעי. באופן זה, ניתן ליישם גירויים ישירות על גזע המוח, וניתן לרשום את ההשפעה ישירות. האות המוקלט מקושר לאות השאיפה הנשלח לסרעפת דרך העצב הפרני, וניתן לתאר אותו כהתפרצויות (בסביבות 8 התפרצויות לדקה). ניתוח התפרצויות אלה (תדירות, משרעת, אורך ושטח מתחת לעקומה) מאפשר אפיון מדויק של השפעת הגירוי על רשת הנשימה. המגבלה העיקרית של שיטה זו היא כדאיות התכשיר מעבר לשלבים המוקדמים שלאחר הלידה. לפיכך, שיטה זו מתמקדת מאוד בחקר הרשת כולה ללא התשומות ההיקפיות בחולדה שזה עתה נולדה.
נשימה היא פעילות מורכבת וחיונית הנשלטת על ידי המוח, המאפשרת dioxygen (O 2) ספיגה ופחמן דו חמצני (CO 2) חיסול. כונן הנשימה המרכזי מופק על ידי רשת מורכבת ממוקמת בגזע המוח בשני היונקים 1, דו-חיים 2, זוחלים 3, 4 ציפורים ודגים 5. גם אם המחקר של נשימה יכול להיות מעובד בvivo, חקירות מכניסטית מדויקות דורשות גישה ישירה לרשת שליטה בדרכי הנשימה. לשם כך, אדריאן וBuytendijk פיתחו הכנת דג זהב מופחתת, שבו אלקטרודות המונחת על משטח שיא גזע המוח קצב שנוצר קשור לאוורור זימים 5. גישה זו הותאמה לאחר מכן על ידי Suzue בשנת 1984 6 לשימוש במכרסמים שזה עתה נולד. כניסתו של תכשיר זה הובילה להתקדמות משמעותית בנוירוביולוגיה בדרכי הנשימה. מאז הוא פשוט יחסית, הטכניקה הציגה hבטרם ניתנים למגוון רחב של חקירות בסיסיות של התנהגויות מוטוריות קצביות ומקורותיהם במכרסמים שזה עתה נולד.
המטרה הכוללת של שיטה זו היא להקליט את התשתית העצבית של פעילות שאיפה, קצב כמו-נשימה נקרא נשימה פיקטיבית, המיוצרת על ידי הרשת בדרכי הנשימה. שיטה זו יכולה להיות מועסק במגוון רחב של מטרות מחקר, מיקוד תגובות שאיפה לשינויים או פרמקולוגיה נשימה בסוג 7 ומהונדסים 8 שני חיות בר. בהתחשב בכך שהניסויים מבוצעים בטמפרטורה נמוכה, ללא afferents חושית, ובתנאים שבי הריכוזים של גלוקוז וO 2 בתוך aCSF גבוהים, שאלות הועלו לגבי הרלוונטיות הפיזיולוגיות של האות נרשמה. אמנם יש הבדלים ברורים בין in vivo ובתנאי מבחנה (למשל., התדירות של התפרצויות שאיפה) העובדה היא שהנוכחות שלמרכיבי הליבה של רשת הנשימה 6 לעשות את זה אפשרי ללמוד מקצב חזק הקשורים לתפקוד homeostatic חיוני 9,10.
הרציונל מאחורי הפיתוח והשימוש בטכניקה זו הוא להקל על גישה ישירה לאלמנטי גזע המוח של הרשת בדרכי הנשימה, שהם כמעט ולא נגישים in vivo, במיוחד בתינוקות. גזע המוח ממוקם בתנאים מבוקרים בקפדנות: קצב שנרשם לא מווסת על ידי תשומות מביא היקפיים מהריאות או גופי התרדמה, המאפשר המחקר להתמקד בכונן הנשימה המרכזי עצמו 11. לפיכך, גישה זו מנוצלת ליישם גירויים ולהקליט את אות הפלט. בניגוד לplethysmography הקלטות, קצב הנשימה הוא מווסת על ידי כל מרכיביו בכל הגוף (לדוגמא., התנפחות ריאות, chemosensors ההיקפי), ולכן קשה ליישם גירויים מדויקים.
בעכברוש ewborn, הפרוטוקול מורכב מהקלטת האות הרביעית הגחון שורש בגזע מוח מבודד וחוט השדרה קטוע, נשמר בנוזל מלאכותי Cerebro-השדרה (aCSF). קצב שנוצר על ידי הכנות כבל גזע המוח-השדרה מורכב מהתפרצויות איטיות בודדות שצמודות לאות השאיפה 9. הכנות כבל גזע המוח-השדרה מבודדות בקלות לצריבה בחולדות מיום שלאחר הלידה 0-4 (P0 - P4) 7. גישה זו משמשת בדרך כלל כדי להעריך את תגובת חוסר חמצן של רשת דרכי הנשימה, וגם התגובה לhypercapnia, חמצת או סמים. פרוטוקול היפוקסיה חריף מוצג כאן. גירוי זה מתקבל על ידי נסיגה של O 2 בaCSF; גישה זו משמשת בדרך כלל כדי להעריך את הסובלנות והיענות לעלבונות חוסר חמצן. הפרוטוקול גורם דיכאון קצב מהרגע הראשון ועד לסוף חשיפת היפוקסיה (איור 1) 12. דיכאון זה מתהפךבמהלך 12 התאוששות לאחר חוסר חמצן. בנוגע לעיצוב ניסיוני, חשוב לשים לב שפונס, הממוקם בחלקו מקורי של גזע המוח, יש פעולה מעכבת על הגנרטור קצב 8. כך, הכנות של גזע המוח וחוט השדרה מלאים מקורי להציג קצב נמוך יותר. הכללה של פונס במדגם המבודד להקלטה נקבעה בהתאם למטרת הניסוי 13; המחקר של השפעת פונטיני ברשת הלשד המוארכת ידרוש הקלטות עם ובלי פונס להשוות את התוצאות 14. יתר על כן, אחד היתרונות של שיטה זו היא האפשרות להארכת החלק מקורי של ההכנה לכולל mesencephalic ו / או אזורי diencephalic 15,16, כך שניתן להעריך את ההשפעה של אזורים אלה ברשת הנשימה פונטו-לשדי.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
שיטה זו נדרשה שימוש נושאי בעלי חיים, אפשרו על ידי הוועדה לאוואל אוניברסיטת בעלי החיים אתיקה (פרוטוקול # 2,012-170).
1. התקנה והכנה
2. Dissection
3. הקלטה
4. ניתוח סטטיסטי
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כפי שצוין במבוא, אחד היתרונות החשובים ביותר של טכניקה זו היא הגישה הישירה לגזע המוח ליישם גירויים שונים. כדוגמא, היפוקסיה יושמה כאן. איור 1. א.ב. מציג הקלטת פרוטוקול מלאה, עם שני תנאי normoxic וחוסר חמצן. איור 1.CE מציגה את קצב שנרשם בתנאי normoxic (כלומר, aCSF מבעבע עם 95% O 2 ו -5% CO 2 ב 26 מעלות צלזיוס). כפי שהודגם בעבר בהכנה מדויקת זה 11, התדירות היא כ -8 פרצים / דקה, ומשרעת הוא על 0.800 mV. שים לב שה...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כימות מדויק של פעילות נשימה יכול להיות מאתגר. ואכן, נשימה היא פונקציה שיכולה להיות גם אוטומטי ורצון, וכי הוא מווסת בהתאם לסביבה, הצרכים של הגוף, המצב הרגשי וההתנהגות. היתרון של שיטה זו הוא הבידוד של האלמנטים העצביים האחראים לייצור את פקודת דרכי הנשימה. לפיכך, קלטות אלקטרו הכנות חוט השדרה וגזע מוח-plethysmography טכניקות משלימות ללמוד את כל הרשת עצבית בדרכי הנשימה במבחנת in vivo, בהתאמה. הקלטות תיקון מהדק בהכנת כבל גזע המוח-השדרה (למשל., מתקרבות ממשטח הגחון) הן גם...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין אינטרסים פיננסיים מתחרים או ניגודי אינטרסים לחשוף.
המחברים מודים מקרב לב למכונים הקנדיים לחקר הבריאות 130258 ולקרן סטאר לחקר בריאות הילדים, יחד עם קרן מולי טואל, על מתן מתקן המחקר והתמיכה הכספית. המחברים גם מודים מקרב לב לד"ר קינקיד ריצ'רד על הגהה וייעוץ בכתבי היד.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| Sylgard | Sigma Aldrich | 761036-5EA | השתמש מתחת למכסה המנוע |
| NaCl | Bioshop | SOD002 | |
| KCl | Bioshop | POC888 | |
| CaCl2 | Bioshop | CCL444 | |
| MgCl2 | Bioshop | MAG510 | |
| NaHCO3 | Bioshop | SOB999 | |
| NaH2PO4 | Bioshop | SPM306 | |
| D-glucose | Bioshop | GLU501 | |
| Carbogen | Linde | 343-02-0006 | |
| בקר טמפרטורה | וורנר אינסטרומנטס, המדן, קונטיקט, ארה"ב | TC-324B | |
| אלקטרודות יניקה | מערכות A-M, אוורט, וושינגטון, ארה"ב | דגם 573000 | |
| מגבר AC דיפרנציאלי | A-M מערכות, אוורט, וושינגטון, ארה"ב | דגם 1700 | |
| ממוצע נע | CWE, ארדמור, פנסילבניה, ארה"ב | דגם MA-821 | |
| מערכת | רכישת נתוניםDataq Instruments, אקרון, אוהיו, ארה"ב | דגם DI-720 | |
| LabChart תוכנה | ADInstruments, קולורדו ספרינגס, קולורדו, ארה"ב | ||
| פריזמה תוכנה | Graphpad, לה ג'ולה, קליפורניה, ארה"ב | ||
| קופסת פלסטיק תא דיסקציה | (למשל קופסת פטרי) תעשה | ||
| תא הקלטה | תוצרת | ||
| Kanetec, Bensenville, IL, ארה"ב | MB | ||
| Micromanipulator | World Precision Instrument Inc, סרסוטה, פלורידה, ארה"ב | Kite-R | |
| בסיס | Kanetec, בנסנוויל, אילינוי, ארה" | MB | |
| משאבה פריסטלטית | גילסון, מידלטון, ויסקונסין, ארה"ב | MINIPULS 3 | |
| Faraday Cage | מחשב ביתי | ||
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.