מעקב סף חשמלי בלולאה סגורה בקוד פתוח בזמן אמת לחקר כאב תרגומי

כלי זה יכול לשמש כדי לחקור מנגנונים שונים של רגישות nociceptor, וזה רגישות זו יכולה להניע כמה צורות של כאב כרוני. מעקב סף חשמלי אוטומטי מספק מדד אמין, מקוון, בזמן אמת של רגישות nociceptor. ככזה, מדד זה מספק גשר תרגומי חשוב, המאפשר לבצע מדידות הן בבני אדם והן בבעלי חיים.

באותו אופן, המאפשר פתולוגיה יעילה וטיפולים להיות מוערך. בעתיד, AP Track יכול לשמש בחולי כאב כרוני כדי לאשר אם סוכן טיפולי מנרמל את ההתרגשות של nociceptors רגישים שלהם. זה יהווה סמן ביולוגי מכריע של יעילות.

אנו צופים כי ערכת הכלים שלנו בקוד פתוח, AP Track, תהיה שימושית לאלקטרופיזיולוגים החוקרים גירויי לולאת זמן בסדרי גודל שונים. לדוגמה, אנחנו גם חושבים שזה יהיה שימושי ללימוד אופטוגנטיקה. ניהול ניסוי ותוכנה בו זמנית הוא מאתגר בהתחלה, ולכן אני ממליץ למשתמשים לטעון נתונים מוקלטים מראש לתוך AP Track כדי להכיר את השימוש בו לפני שהם מנסים ניסוי.

סיפקנו נתוני הדגמה. כדי להתחיל, חבר את לוח הרכישה למחשב באמצעות הכבל שסופק על-ידי היצרן והפעל אותם. לאחר מכן, חבר את לוח הקלט/פלט לייבוא האנלוגי בלוח הרכישה וחבר ראש הקלטה של Intan RHD ללוח הרכישה באמצעות כבל ממשק היקפי טורי.

לאחר מכן, חבר את Pulse Pal למחשב. פצל את האות של ערוץ הפלט של Pulse Pal באמצעות מפצל BNC T, ולאחר מכן חבר אותו לקלט מגרה הזרם הקבוע וללוח הקלט/פלט, כך שניתן יהיה להקליט את פקודת המתח האנלוגי. חבר את ערוץ הפלט של Pulse Pal מספר שתיים ללוח הקלט/פלט כדי להקליט את סמני האירועים TTL של הגירוי.

להרכבה עם מגרה זרם קבוע מבוקר חוגה, הפעל מגרה זרם קבוע וחבר את לוח הבקרה של מנוע הצעד למנוע הצעד באמצעות הכבל והתושבת המגנטית שסופקו על ידי היצרן. חבר את לוח הבקרה למחשב ישירות באמצעות כל כבל USB-A ל-USB micro B סטנדרטי. חבר את לוח הבקרה ואת מנוע הצעד לתושבת הרכבה מותאמת אישית, והגדר את חוגת משרעת הגירוי במגרה הזרם הקבוע לאפס מיליאמפר.

לאחר מכן, חבר מתאם חבית מותאם אישית לחבית מנוע הצעד. חבר את מנוע הצעד ואת מנגנון ההרכבה המותאם אישית לחוגת משרעת הגירוי במגרה הזרם הקבוע באמצעות מתאם החבית, והפעל אותו. פתח את ממשק המשתמש הגרפי AP Track וצור הקלטה אלקטרופיזיולוגית יציבה של עצב היקפי.

זהה את שדה הקלט על העור ומקם שם את האלקטרודה המעוררת. בתפריט Options, בחרו Trigger Channel ובחרו בערוץ ADC הכולל את סמן TTL לגירוי חשמלי מערוץ הפלט השני של Pulse Pal. לאחר מכן, בחר את ערוץ הנתונים ובחר את הערוץ המכיל את הנתונים האלקטרופיזיולוגיים.

לחץ על התחבר כדי לחבר את AP Track למנגנון Pulse Pal ומנוע הצעד. זה עשוי לקחת רגע. לאחר חיבורו, לוח הבקרה של מנוע הצעד יגדיר את עצמו למצב אפס.

בלוח הבקרה של הגירוי, הגדר את אמפליטודות הגירוי המינימליות והמקסימליות באמצעות המחוון. ודא שהגירוי הנוכחי מוגדר מעל אפס, כך שייווצרו סמני TTL. לחץ על F כדי לטעון קובץ המכיל את הוראות הגירוי ולאחר מכן לחץ על החץ ימינה כדי להתחיל בפרדיגמת הגירוי הטעון.

תרשים הרסטר הזמני יתחיל להתעדכן עם התגובה לגירוי חשמלי, כאשר כל תגובת גירוי חדשה תוצג כעמודה חדשה מימין. כדי לזהות בהצלחה את פוטנציאלי הפעולה של תא העצב היחיד, עבור אל לוח התוויית הרסטר הזמני והתאם את ערכי סף התמונה הנמוכים, הזיהוי והגבוהים. עם הגדרת ספי תמונה מתאימים, אירועי חציית הסף שזוהו על ידי האלגוריתמים יקודדו בירוק.

באופן שיטתי, להזיז את האלקטרודה המגרה סביב אזור העור innervated על ידי העצב. נטר את תרשים הרסטר הזמני עבור שלושה אירועי חציית סף המופיעים בשורה באותו זמן השהיה כאשר האלקטרודה נמצאת באותו מצב גירוי. זה מצביע על זיהוי של פוטנציאל פעולה של נוירון היקפי חביון קבוע.

לאחר זיהוי פוטנציאל הפעולה של תא עצב בודד בהתוויית הרסטר הזמני, הזז את המחוון הליניארי האפור בצד ימין של העלילה כדי להתאים את מיקום תיבת החיפוש. לאחר מכן, התאם את תיבת החיפוש עם מחוון סיבובי לרוחב מתאים. הפוך את רוחב תיבת החיפוש לצר.

כדי להתחיל לעקוב אחר פוטנציאל הפעולה הממוקד, לחץ על סימן החיבור מתחת לטבלת המעקב מרובת היחידות. שורה חדשה תתווסף לטבלה המכילה את פרטי פוטנציאל הפעולה של המטרה, כולל מיקום ההשהיה, אחוז הירי מעל שניים עד 10 גירויים ומשרעת השיא שזוהתה. אלגוריתם מעקב ההשהיה יבוצע עליו באופן אוטומטי עם כל גירוי חשמלי עוקב.

סמן את תיבת ספייק המעקב בטבלה כדי להזיז את תיבת החיפוש למיקום המתאים עבור פוטנציאל פעולה מסוים זה. חשב את מהירות ההולכה של תא העצב ההיקפי על-ידי חלוקת המרחק בין אתרי הגירוי וההקלטה בהשהיה המוצגת בטבלה. כדי לבצע את מעקב הסף החשמלי, התאם את שיעורי ההפרשים והירידה בלוח הבקרה לגירוי לקצב הרצוי.

שמור על ערכים אלה שווים. ודא שתדירות הגירוי מוגדרת לקצב מתאים, בדרך כלל 0.25 עד 0.5 הרץ. כוונן ידנית את משרעת הגירוי בערך לסף החשמלי של תא העצב.

לאחר מכן, סמן את תיבת סף המסלול בטבלת המעקב מרובת היחידות, אשר תפעיל את אלגוריתם מעקב הסף החשמלי. בטבלת המעקב מרובת היחידות, עקוב אחר קצב הירי. שיעור ירי של 50% מצביע על כך שנקבע הסף החשמלי המשוער וערך הסף יעודכן.

לבסוף, להחיל מניפולציה ניסיונית על שדה הקלט ולהמשיך לעקוב אחר הסף החשמלי. זה יכמת שינויים בעוררות הנוירון ההיקפי. העקבות הרציפים של סיב C אנושי של העצב הרב-שנתי השטחי במהלך ניסוי מיקרו-נוירוגרפיה והעקבות הרציפים של סיבי A-דלתא של עכבר של העצב הספנוס במהלך הכנת האלקטרופיזיולוגיה של סיבי העור.

העקבות נצבעו באדום כאשר זוהה פוטנציאל פעולה, וכתוצאה מכך חלה ירידה באמפליטודת הגירוי. אלגוריתם התוכנה מוצא ביעילות את משרעת הגירוי הנדרשת לסבירות של 50% לירי. מעקב הסף החשמלי בתדר גירוי של 0.25 הרץ במהלך הגירוי התרמי של נוציצפטור סיבי C אנושי מוצג באיור זה.

ציר ה-y מקודד את מספר הגירוי מתחילת הפרדיגמה. עקבות המתח במשך 4, 000 אלפיות השנייה לאחר הגירוי החשמלי עם אירועי חציית הסף מסומנים באדום. מעקב המתח המוגדל סביב פוטנציאל הפעולה המסומן מוצג כאן.

הקו הכחול האנכי הוא ההשהיה הבסיסית של היחידה המסומנת. זרם הגירוי שעליו מפקדת AP Track מוצג באיור זה. הקו הכחול האנכי הוא הסף החשמלי של קו הבסיס.

שדה הקלט TCS-II מגרה תרמית מגרה טמפרטורת הבדיקה מוצג כאן. ככל ששדה הקלט של סיב C רגיש לחום זה מתחמם על ידי הממריץ התרמי, הסף החשמלי יורד. בחירת הערכים המתאימים עבור רוחב תיבת החיפוש וסף הזיהוי חשובה, מכיוון שהם משפרים באופן משמעותי את הביצועים של AP Track על ידי הפחתת ההשפעה של רעש חשמלי.

כימות ההשפעה של חומרים טיפוליים על רגישות יתר בנוציצפטורים עשוי לעזור לנו להבין טוב יותר את המנגנונים העומדים בבסיס כאב כרוני. אנו מקווים שחוקרים אחרים ישתמשו בכלי זמין זה כדי להבין טוב יותר את הביולוגיה הנוסיספטיבית ואת השינויים שהתרחשו במהלך רגישות הנוציצפטור.