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方法論記事

「アバター」は、In vivo株と活性化を用いた実験を改変したex vivoワークループです

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DOI：

10.3791/65610

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2023年8月18日

 , 
1Northern Arizona University

この記事について

サマリー

この記事では、実験室のげっ歯類の「アバター」筋肉を使用して、ひずみ過渡現象と筋力応答への活性化の寄与を評価するためのex vivoワークループ実験中にin vivo筋力生成をエミュレートする方法論について詳しく説明します。

要約

運動行動は、筋肉の力の生成と仕事の出力から生じる動的システムの創発的な特徴です。神経系と機械システムの相互作用は、ランニング中の脚の筋肉特性のチューニングから、地面と相互作用する手足のダイナミクスまで、生物学的組織のすべてのレベルで同時に発生します。動物が制御階層で神経制御戦略を内因性筋力学(「前屈」)にシフトする条件を理解することで、筋肉モデルはin vivoの筋力を予測し、より正確に機能するようになります。in vivoの筋力学を理解するためには、in vivoの移動運動と同様に、動的に変化するひずみや負荷条件下での筋力と働きをex vivoで調査する必要があります。In vivoのひずみ軌道は、通常、神経活性化、筋骨格運動学、および環境によって加えられる負荷の間の相互作用から生じる急激な変化(すなわち、ひずみおよび速度過渡現象)を示します。私たちの「アバター」技術の主な目標は、筋力の生成に対する固有の機械的特性の寄与が最も高い場合、ひずみ速度と負荷の急激な変化時に筋肉がどのように機能するかを調査することです。「アバター」技術では、従来のワークループアプローチを、動的な動きの中で測定されたin vivoのひずみ軌道と動物からの筋電図(EMG)信号を使用して修正し、複数のストレッチ短縮サイクルを通じてex vivoの筋肉を駆動します。このアプローチはワークループ技術と似ていますが、in vivoのひずみ軌道が適切にスケーリングされ、サーボモーターに取り付けられたex vivoマウスの筋肉に課される点が異なります。この技術により、(1)in vivoのひずみ、活性化、ストライド周波数、およびワークループパターンをエミュレートできます。(2)これらのパターンを変化させて、in vivoの力応答に最も正確に一致させます。(3)制御された組み合わせでひずみおよび/または活性化の特定の特徴を変化させて、メカニズム仮説をテストします。

概要

動く動物は、複雑な環境で持久力、スピード、敏捷性という印象的な運動能力を達成します。動物の移動は、人間が操作した機械とは対照的に特に印象的です-現在の脚のロボット、義肢、および外骨格の安定性と敏捷性は、動物と比較して劣ったままです。自然地形での脚付き移動には、予期しない摂動として機能する速度と操縦環境の特徴を変更するための正確な制御と迅速な調整が必要です1,2,3,4.しかし、非定常移動の理解は、ダイナミクスが物理環境、筋骨格力学、および感覚運動制御1,2の間の複雑な相互作用に依存するため、本質的に困難です。脚移動には、感覚情報の迅速なマルチモーダル処理と手足と関節の協調的な作動により、予期しない摂動に対応する必要があります1,5。最終的に、動きは、筋骨格系の本質的な機械的特性を介して力を生み出す筋肉と、神経制御によって可能になります1,5,6,7.神経力学の未解決の問題は、これらの要因がどのように相互作用して、予期しない摂動に応答して協調的な動きを生み出すかです。次の技術は、「アバター」筋肉を使用した制御可能なex vivo実験中に、in vivoひずみ軌道を使用して変形に対する筋肉の固有の機械的応答を利用します。

マッスルワークループ技術は、周期的な動きの間の内因性筋力学を理解するための重要なフレームワークを提供しました8,9,10.従来のワークループ技術は、in vivo実験中に測定された周波数と活性化パターンを使用して、事前定義された(通常は正弦波)ひずみ軌道を通じて筋肉を駆動します2,8,9,11。正弦波長の軌道を使用すると、環境や筋骨格運動学との相互作用により動物がひずみ軌道の急激な変化を受けない条件下で、飛行中の仕事と出力を現実的に推定できます12および水泳2。しかし、脚の移動中のin vivoでの筋緊張の軌跡は、神経活性化、筋骨格運動学、および環境によって加えられる負荷の間の相互作用から動的に発生します5,7,13,14。荷重、ひずみ軌道、および力の生成をエミュレートするには、in vivoの筋肉-腱ダイナミクスに対応し、摂動に直面して内因性の筋力学と神経制御がどのように相互作用して協調運動を生成するかについての洞察を提供する、より現実的なワークループ技術が必要です。

ここでは、時間的に変化するin vivo負荷を表すin vivoひずみ軌道を持つ制御されたex vivo実験中に、実験室のげっ歯類の「アバター」筋肉を使用して、トレッドミル移動中のin vivo筋肉力をエミュレートする新しい方法を紹介します。制御された ex vivo 実験中に、標的の筋肉から測定された in vivo ひずみの軌跡を実験動物の筋肉に使用すると、移動中に経験する負荷がエミュレートされます。ここで説明する実験では、トレッドミルでの歩行、速歩、ギャロッピング中に、ex vivo マウス長指伸筋 (EDL) 筋を in vivo ラット内側腓腹筋 (MG) 筋の「アバター」として使用します13。このアプローチはワークループ技術と似ていますが、in vivoのひずみ軌道が適切にスケーリングされ、サーボモーターに取り付けられたex vivoマウスの筋肉に課される点が異なります。マウスのEDL筋は、ラットMGと比較してサイズ、繊維の種類、構造が異なりますが、これらの違いを制御することは可能です。「アバター」技術により、(1)in vivoのひずみ、活性化、ストライド周波数、およびワークループパターンをエミュレートできます。(2)これらのパターンを変化させて、in vivoの力応答に最も正確に一致させます。(3)制御された組み合わせでひずみおよび/または活性化の特定の特徴を変化させて、メカニズム仮説をテストします。

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プロトコル

すべての動物実験は、ノーザンアリゾナ大学の機関動物ケアおよび使用委員会（Institutional Animal Care and Use Committee）の承認を得て実施されました。野生型マウス（系統B6C3Fe a/a-Ttn）の雄および雌から長趾伸筋（EDL）を採取しました。mdm本研究では、日齢60〜280日の（/J）を使用した。動物は市販の供給源から入手した（参照 材料一覧表）、そしてノザンアリゾナ大学にてコロニーが確立された。

1. in vivo 系統のトラジェトリ（軌跡）の選択およびex vivo ワークループ実験での使用準備

注：本プロトコルでは、著者（UMass LowellのNicolai Konow、個人間通信）から直接提供されたin vivo動的歩行の事前測定値が、ex vivo実験に使用されました。元のデータはWakelingら15のために収集されたものです。本プロトコルを再現するには、時間、長さまたは歪み、EMG/活性化、および力のデータが必要となります。

  1. 全体をセグメント化します。 in vivo 任意のプログラミングプラットフォームを用いて、個々のストライドへの試行の分割（MATLabコードを以下に提供） 補足コーディングファイル 1).
    1. 長さの変化をプロットする 対全体の所要時間 in vivo 試行。これは個々のストライド（立脚相から次の立脚相まで）を可視化し、ストライド間の変動性を評価するために使用されます（図1).
    2. 試験全体の歪みを算出する（長さ(L) / 最適長さLにおける最大等尺性筋力）0).
    3. 全試行の中から、すべてのストライドを代表するものであり、かつ開始点と終了点の長さが同等なストライドを1つ選択します。これは、各ストライドの長さを重ねてグラフ化し、互いに比較することで視覚的に行うことができます。
    4. 代表的なストライドを選択した後、任意のプログラミングプラットフォームを用いて、試行全体から歪み、EMG/活性化、および力のデータを切り出します（参照： 補足コーディングファイル 1 MATLABで使用されるコードについて16).
    5. 歪み、EMG/活動量、または力のサンプリング周波数が異なる場合は、すべてのデータが同一の周波数でサンプリングされるように、データポイントを補間してください。
      注：研究者は、全試験中の各サンプリングポイント間の時間間隔に基づいて、キャプチャ頻度を決定することができます。変数が同じ頻度でキャプチャされる場合、サンプリング時間は同一になります。
  2. 分節的なストライドの頻度を算出する。
    1. 分節化されたストライドの持続時間を秒単位で決定し、1（秒）を持続時間で割ることで、周波数を算出します（1/持続時間 = 1秒あたりのストライド数）。
    2. 手動で、取得すべきデータポイント数を決定します。 ex vivo 周波数を合わせるための実験。
    3. 2歩分に必要な時間を算出する。筋肉の測定誤差の範囲内で推定するため、またその後の統計解析に必要となるため、ストライドを少なくとも1回は繰り返す。
  3. 測定されたEMG活性を用いて、歪み入力に対する刺激の位相を決定し、それにより刺激の開始時点と持続時間を決定する。 ex vivo ワークループ。任意のプログラミングプラットフォームを使用できます（参照 補足コーディングファイル 1 （本研究で使用したコードについて）。
    1. ひずみ変化と同じx軸範囲（時間）でEMG信号を表示する（図1）。EMG信号を可視化するために拡大します。これは、EMG信号に任意の数値を乗じる、歪み（strain）とEMGのスケールを合わせて再スケールする、および／または、歪みにEMG信号を加算することで行えます。
      注：著者はMATLabの「rescale」関数を用いて、ひずみとEMGを同一のスケールにリスケールした（参照： 付随図 1).
    2. 強度が2標準偏差分変化した時点を、EMG活性の開始点および終了点として特定する。17,18.
      注：動物や筋肉の種類によって、EMGの立ち上がりが足の接地と一致する場合もあれば、一致しない場合もあります（Monica Daley、UC Irvine、個人間通信）（「考察」セクションを参照）。
    3. EMG活性化の開始が発生するひずみサイクルの割合（例：40%）と、刺激が持続する時間（例：222 ms）を算出してください。
      注：研究者は、興奮収縮連関（ECC）の遅延が異なることに留意する必要があります。 in vivo 移動および ex vivo 作業ループを組み込みますが、これは個々の動物や筋肉によって異なる場合があります（例： in vivo ラットの神経筋接合部（MG）におけるECCは24.5 msである。 ex vivo ECCはマウスの長趾伸筋（EDL）で約5 msである。
  4. ワークループコントローラープログラム用に、代表的な歪み入力（strain inputs）を準備します。歪みおよび刺激の入力を伴い、力の出力を捕捉できるプログラムであれば、どのようなものでもワークループコントローラープログラムに使用可能です（「考察」セクションを参照）。
    1. 選択したストライドを抽出し、ステップを適切に捉えるために必要な点数まで補間します。 in vivo 2サイクルの頻度（ステップ1.2を参照）。
    2. ストライドを「ゼロひずみ」（例：L）で開始および終了するようにリスケールします。0 または95%信頼区間（L）0）あらかじめ決定した伸長距離まで伸展させた後（ステップ3.3を参照）。
    3. 必要に応じて、マウスの長趾伸筋（EDL）における歪みの変化の入力値として使用するために、選択したストライドを「スケール」してください（「考察」セクションを参照）。スケールするには、マウスのEDLを損傷なく伸展させることができる長さの変動範囲を選択します（例：通常、マウスのEDLを10% L0まで伸展させます）。0 ～にかかわらず in vivo 種）。これは予備結果に基づいて変更する必要がある場合があります（ステップ3.3を参照）。

心筋収縮データ。周期的な運動パターンを示す長さ対時間のグラフ。
図1: in vivo 全試験における時間経過に伴う長さの変化。ラットのMGにおける長さ (mm) を時間に対してプロットしたもの。円で区切られた最短長から次の最短長までを1ストライド（歩行周期）とした。ここをクリックして、この図の拡大版を表示してください。

2. マウス筋肉の最大等尺性筋力のex vivo評価

  1. 装置のセットアップおよび手術の準備。
    注：必要な装置の説明については、「考察」セクションを参照してください。 ex vivo ワークループ
    1. oxytubeニードルバルブをウォータージャケット付き組織バスに挿入して、組織・臓器バスを準備します（参照 材料表）。オキシチューブを95% O2を含むガスシリンダーに接続します。2-5% CO2220 psiの圧力をかけ、ウォータージャケット付き組織浴を満たしてください。
    2. ガスラインから、手術領域の近くにあるKrebs-Henseleit溶液を満たした結晶化皿（ステップ2.1.3）まで追加のオキシチューブを配線し、手術領域を準備します。これにより、手術中および手術後の筋肉の通気性と保湿状態を維持します。
      注：一度に複数の筋肉をマウスから摘出した場合は、このエアレーション溶液中に最大4時間まで筋肉を保存することができます。
    3. 1 LのKrebs-Henseleit溶液を調製する。組成（mmol/L）は以下の通りである。-1): NaCl (118); KCl (4.75); MgSO4 (1.18); KH2PO4 (1.18); CaCl22 (2.54)、およびグルコース(10.0)を、室温で、HClおよびNaOHを用いてpH 7.4に調整して（参照 材料表）。HClおよびNaOHを取り扱う際は、ゴーグルと手袋などの適切な個人用保護具（PPE）を着用してください。
    4. バスを室温でpH 7.4のKrebs-Henseleit溶液で満たします。筋肉とフックを溶液に完全に浸します。
    5. すべての装置（デュアルモード筋肉レバーシステム、刺激装置、および信号インターフェース（DAQボード））の電源を入れます（参照 材料表).
  2. EDL筋の摘出
    1. マウスを深く麻酔し、頸椎脱臼により安楽死させる。マウスを右または左の側臥位に寝かせ、上の後肢を伸ばして足指を解剖台に接触させる。足首から膝関節より上の範囲まで除毛する。
    2. ピンセットで皮膚を吊り上げ、足関節から股関節付近まで切開します。筋肉が露出したら、ズボンの「裾」のように足関節の周囲を切開します。皮膚を上方に引き上げ、脚の筋肉をより明確に露出させます。
    3. 前脛骨筋（TA）と腓腹筋を隔てている筋膜線を確認し、解剖用ハサミを用いて分離し、膝腱を露出させます。露出した2本の膝腱の間に解剖用ハサミを挿入します。ハサミを動かすと、露出した膝腱の直下にあるポケットに「引っかかる」感覚があります。ハサミを脚から引き離しながら鈍的に剥離して「ポケット」を作り、ハサミが足首に到達するまで行い、長趾伸筋（EDL）を露出させます。
    4. 4-0シルク外科用縫合糸の既製ループノットを使用し（参照 材料表）、縫合糸の一端を膝に最も近い腱の下に通します。筋肉または腱を含めないように、近位の筋腱接合部の上で二重のスクエアノット（二重結び）を作ります。結び目より上の部分をカットします。腱に結びつけたループをそっと引くと、長趾伸筋（EDL）が「ポケット」から現れます。
    5. ループを解剖領域にテープで固定し、EDL（長趾伸筋）に張力をかけます。別の結び目付きループを用いて、筋肉の上に乗せたり腱を含めたりしないように、遠位の筋腱移行部にダブルスクエアノットを縛ります。脚に近い側の結び目を切断し、マウスからEDL全体を取り出します。筋肉の近位側および遠位側にあるダブルスクエアノットから余分な縫合糸を切り取り、手術部位から筋肉をエアレーション浴中に移動させます。
      注：筋肉をエアレーション浴に配置する場合は、どちら側が近位および/または遠位であるかを確認してください。
    6. サーボモーターレバー装置に設置するため、 EDLを吊り下げられた白金電極の間に垂直に取り付ける。遠位側のループ結びを固定フックに掛け、近位側のループ結びをサーボモーターアームに取り付けられたフックに掛ける。組織浴を上昇させ、筋肉をエアレーション済みのKrebs-Henseleit液に浸漬させる。
      注：エアレーションによって、浸漬させた筋肉が乱されないようにしてください。もし乱れる場合は、ガスの圧力を下げてください。刺激を開始する前に、筋肉を10分間平衡化させてください。
  3. EDL筋の最大等尺性筋力を測定する。
    注：～を参照してください 表1 twitch（単収縮）およびtetanus（強直収縮）を用いて最大等尺性筋力を測定する方法に関するプロトコル。参照。 補足図1 著者らが使用したプログラムの例として。
    1. 手術中に筋肉が損傷していないことを確認するため、超最大刺激による単収縮で筋肉を刺激する（80 V, 1 pps, 1ms）。 表1参照 付録図2）。損傷がない場合は、筋肉レバーシステムの長さ調節ノブを使用して、単発刺激による活性張力が約1V / 0.1271 Nであり、受動的張力が約0.1V / 0.01271 N未満となる筋肉の長さを決定してください。
    2. 縫合結節から縫合結節までの筋肉の開始長を、ボルトおよびミリメートルで記録します。測定値をプログラムのキャリブレーション箇所の開始長に入力してください（参照 付随図1).
    3. 最適長（L₀）における超最大収縮の最大等尺性力を測定する0) 外側広筋（EDL）の (表1）。技術的に休息期間は必要ありませんが、刺激の間に1分間待機することで受動的張力が安定します。超最大単収縮が最大となる時の長さ（Vで表示）を記録してください。これが筋肉の最適長（L0) Twitch用。
    4. この長さで、ノギスを用いて筋肉を測定します。縫合結節から縫合結節まで筋肉を測定します。Lを測定したら、0 検出されたら、筋肉を元の長さに短縮させる（能動的張力 約1V / 0.1271 N）。
    5. EDLの最大等尺性筋力を、超最大テタヌス刺激（80 V, 180 pps, 500 ms）を用いて測定する。 表1）。Lにおける最大超最大強直性張力（ボルトおよびミリメートルで）を記録する。0 そして、ノギスを用いて、縫合結節から縫合結節までの繊維の長さを再度測定します。
      注：筋肉の長さを0.5 V/0.65 mm刻みで増加させることで、より正確なLを得ることができます。0 単収縮および強直の両方について。
    6. EDLの最大下等尺性筋力を測定する（45 V, 110 pps, 500ms； 表1) Lにおいて0 刺激プロトコルによる疲労が発生しなかったことを確認するため、実験の前後に測定を行った。筋力が10%低下した場合を、筋肉が「疲労」した状態とみなす。
実験刺激強度 (V)パルス周波数 (pps / Hz)刺激持続時間 (ms)備考
1. 「ウォームアップ」8011長さを 0.50 V ずつ増減させ、受動張力が 1 V となる点を探す
2. 最適筋長単収縮 (L0)8011長さを 0.50 V ずつ増減させ、受動張力が ~1 V となる点を探す
3. 最適筋長強直 (L0)80180500長さを 0.50 V 変更するごとに 3 min 休止する
4. 実験前サブマキシマル L045110500L0 の長さで実施
6. アバター実験45110マウス EDL の代表的な長さの変化を周期的に用いる
7. 実験後サブマキシマル L045110500実験後に L0 に戻し、L0 を測定する

表1：刺激プロトコル。最大上および最大下での収縮（twitch）および強直（tetanus）の最適長を求めるための刺激プロトコル。プロトコルは、刺激強度、タイミング、および1秒あたりのパルス数によって異なる。

3. 選択したin vivo 系統の軌跡を用いた「アバター」ワークループ法の完結

  1. 「アバター」ワークループ手法を完了させるために必要なソフトウェアをセットアップします（参照 材料表).
    注：各タイムステップにおける筋肉の長さを指定する入力ファイル（.csvなど）が必要です（ステップ1.4を参照）。また、刺激を開始するサイクルのパーセンテージおよび刺激持続時間の入力が必要です（参照 付録図 3 （例えば）。
  2. 完全な「アバター」ワークループ法。
    注：本研究ではカスタムのLabViewプログラムを使用していますが、サーボモーターレバーによるマウス長趾伸筋（EDL）の長さ変化の制御、指定した時間における刺激開始（サイクル％）および持続時間（ms）の制御、および筋力の測定が可能なプログラムであれば、どのようなプログラムでも代用可能です。参照してください。 補足図3 プログラム著者が使用するイラストレーションとして。
    1. ステップ1.4のプログラムに、スケール調整された長さの変動を伴うスケール調整済みひずみ変化をアップロードします。「スケール調整済みひずみ変化」の詳細については、ステップ1.4、3.3、および考察セクションを参照してください。
    2. 必要に応じて筋肉の開始長を調整してください（セクション3.3を参照）。結果を校正するために、開始長をVおよびmmで入力してください（参照 補足図3).
    3. ステップ1.3で算出した刺激の開始時刻および持続時間を適用してください。
    4. 決定した長さの変動範囲で、スケールに合わせた長さの変化を筋肉に2サイクルにわたって負荷させる。
    5. データを保存する。同一の筋肉で複数の刺激プロトコルを収集する場合は、各刺激の間に3分間の待機時間を設ける。
    6. 最適長（L₀）で刺激する0）最大下活性化を用いて疲労が生じているかを確認します。力が10%以上低下した場合、筋肉は疲労したとみなされます。参照してください。 表1 刺激プロトコルのため。
    7. 筋肉を浴槽から取り出す。筋肉からループ結びを切断し、筋肉に付着した余剰溶液を吸い取る。筋肉の重量を測定する。標準的な公式：筋肉重量/(Lを用いて、生理学的横断面積を算出する。0*1.06)19.
  3. 「アバター」ワークループ法のパラメータを調整します（「考察」セクションを参照）。
    1. ～を照合して、開始長および長さの変動を決定します。 ex vivo 観察された受動的張力の増加に対する受動的張力の増加 in vivo (図2).
      注：本研究ではパーセントLを使用しました。0 スケール開始長 (mm) およびエクスカーション (% L)0（ステップ1.4および考察セクションを参照してください）。〜における張力上昇を一致させるには ex vivo マウスの外側広筋（EDL）を、～の［外側広筋］と比較して in vivo ラットの中殿筋（MG）において、著者は初期長をLに設定したところ0 最適なフィットを示した（図2).
    2. 3つの開始長（例：-5% L0, L0, および+5% L0）。これらの各開始長において、指定した長さの変動（例：Lの10%）を伴う「アバター」ワークループを実行します。0).
      注：マウス長趾伸筋（EDL）を用いた本「アバター」実験では、10% L₀の長さ変化を加えています。0 使用された。
    3. 新しい開始長および／または振幅で、〜の速度が（一定になるまで）繰り返します。 ex vivo 受動的張力の増加は、〜の速度と同様である in vivo 受動的張力の増加（参照 図2B).
    4. 使用する筋肉の筋線維型および活性化ダイナミクスに応じて、刺激時間を増減させ、～との整合性を最適化します。 ex vivo および in vivo 力です。したがって、刺激の開始タイミングおよび／または持続時間を変更し、最適に適合させる必要があるかもしれません。 in vivo 「アバター」実験中の力産生。
    5. これが不可欠であるかどうかを判断するために（「考察」セクションを参照）、「アバター」の経時的な力の変化をプロットし、 in vivo 筋肉（図3)を算出し、決定係数Rを計算する2 ターゲット筋肉と「アバター」筋肉の力の間のスケーリングされた相関関係を二乗することで（代表的な結果を参照）。

静的平衡グラフ、ΣFx=0、ワークループ解析を示す。スケール調整済み応力-ひずみ図。
図 2: 受動的張力上昇の一致。受動的張力の上昇（矢印）を示す in vivo および ex vivo のワークループ。in vivo で 2.9 Hz で歩行させたラット MG（黒）のスケール調整済みワークループ（Wakelingら15のデータ）。2.9 Hz におけるマウス EDL（緑）の ex vivo スケール調整済みワークループ。(A) マウス EDL 筋の開始長は +5% L0 である。(B) マウス EDL 筋の開始長は L0 である。ex vivo の受動的張力上昇は、A では in vivo の張力上昇と一致しているが、B では一致していないことに注目されたい。太線は刺激を示している。この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

材料試験分析における動的応答曲線を示す応力-時間グラフ。
図3マウス長趾伸筋（EDL）の刺激時間を最適化して一致させる in vivo ラットMGの力（黒線）。 EMGベースの刺激（緑色の破線）を用いてマウスの外側広筋（EDL）で生成された力は、～よりも早く低下します。 in vivo 力。これは、ラットのMGと比較してマウスのEDLの不活性化がより速いためであると考えられる。～の適合性を最適化するために in vivo および ex vivo 力を測定するため、マウスの長趾伸筋（EDL）をより長い時間刺激した（緑の実線）。EMGベースの刺激 R2 = 0.55, 最適化刺激 R2 = 0.91. この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

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結果

「アバター」実験の目的は、ex vivoのワークループ実験において、in vivoでの力発生と仕事量を可能な限り忠実に再現することである。本研究では、マウスEDLとラットMGはいずれも主に速筋線維で構成されているため20,21、ラットMGの「アバター」としてマウスEDLを使用することを選択した。両筋肉はともに足関節の主動作筋であり（EDLは足関節背屈筋、MGは足関節底屈筋）、羽状角も類似している（マウスEDL 12.4 + 2.12°22、本研究で使用したラットMG 20°15）。ラットMGの代表的なワークループのスケール変換後のデータ15を、2種類の異なる刺激プロトコル（1つは測定されたEMG活性に基づくもの、もう1つはステップ3.3のように最適化されたもの）を用いたex vivo「アバター」実験（

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ディスカッション

生物は風景をシームレスに移動しますが、筋肉が経験する根底にある負荷と緊張は劇的に異なります1,6,23。生体内移動1,24と「アバター」実験の両方で、筋肉は周期的で非定常な条件下で最大以下で刺激されます。等尺性力と長さの関係と等張力と速度の関係は、これらの条件下での筋力の予測にはあまり適していません2。非定常ひずみ(つまり、過渡現象)と荷重の影響を理解することは、in vivo移動中の力の生成を予測するために不可欠であり、したがって、これらの「アバター」実験を開発する主な理論的根拠です2。「アバター」実験では、力出力を測定しながら、筋肉の負荷とひずみの軌跡を制御できます。「アバター」技術は、神経制御と腱コン...

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開示事項

すべての著者は、利益相反がないことを認めています。

謝辞

この研究で使用したデータを提供してくださったニコライ・コノウ博士に感謝します。NSF IOS-2016049 および NSF DBI-2021832 から資金提供を受けています。

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材料

この記事で使用された材料の一覧
名前会社カタログ番号コメント
編組非吸収性シルク縫合糸4-0 マーシルク 734H
塩化カルシウム二水和物 (CaCl2)Sigma-Aldrich1086436Krebs-Henseleit 溶液
デキストロース シグマ・アルドリッチD9434クレブス・ヘンセライト ソリューション
HEPESSigma-AldrichPHR1428Krebs-Henseleit 溶液
水糖酸(HCl) シグマ・アルドリッチ1.37055クレブス・ヘンセライト ソリューション
LabViewデータ収集 Lab-View
硫酸マグネシウム (MgSO4)Sigma-AldrichM7506Krebs-Henseleit 溶液
塩化カリウム(KCl) シグマ・アルドリッチP3911クレブス・ヘンセライト 溶液
リン酸カリウム 一塩基性 (KH2PO4)Sigma-Aldrich5.43841Krebs-Henseleit ソリューション
S88刺激装置グラスM643H05Ebay
シリーズ300Bレバーシステムでオーロラ1200Aは、ウォータージャケットティッシュバス
重炭酸ナトリウム(NaHCO3)Sigma-AldrichS5761Krebs-Henseleit 溶液
塩化ナトリウム(NaCl) シグマ・アルドリッチS9888クレブス・ヘンセライト 溶液
水酸化ナトリウム(NaOH)Sigma-AldrichS5881Krebs-Henseleit 溶液
野生型マウスジャクソン研究所B6C3Fe a/a Ttn mdm/J
購入可能

参考文献

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