電気生理学的運動単位数の推定（MUNE）マウス後肢の筋肉に複合筋活動電位（CMAP）の測定

次の実験の全体的な目標は、in vivo でマウスの上腕三頭筋 Siri 筋を神経支配する機能的な運動単位の数を推定することです。これは、最初に上腕三頭筋のSiri筋肉からの最大cmap振幅を測定することによって達成されます。第2のステップとして、10のサブマキシマルインクリメンタル応答が得られ、次に平均化されて、平均の単一運動単位活動電位振幅が得られます。

次に、cmap の振幅を平均 SUP の振幅で除算します。muniを計算するために、結果は、上腕三頭筋のスリーヒン四肢の筋肉を神経支配する機能的な運動単位の数をin vivoで推定します。電気生理学的運動単位数推定技術またはmuniを使用して、末梢神経系の障害または損傷に対する前臨床療法を調査することができます。

この方法のアイデアを最初に思いついたのは、脊髄性筋萎縮症のDelta sevenマウスモデルを調べたときでした。このモデルでは、重度の表現型を呈しているため、新生児マウスを調べる必要がありました。そのため、この手法は、新生児マウスと成体マウスの両方で使用できます。

この手法の視覚的なデモンストレーションは、機能的な運動単位の数を正確に推定できるように、再現可能な増分応答を得るために重要です。この手法は、インクリメンタルな力測定に依存する方法など、他のムニ測定方法やマウスと比較した場合の主な利点は、この手法が低侵襲であり、時間の経過とともに繰り返すことができることです。運動ニューロン疾患および末梢神経損傷のモデルにおいて、臨床的に関連性があり、信頼性が高く、反復的に運動単位の完全性の評価を行う能力は、これらのモデルの翻訳能力を高め、運動単位の維持と健康の決定要因についての理解を深めます。

cmapおよびmuniの記録を行うには、麻酔をかけたマウスの後肢、胃筋の近位部分を覆うように、アクティブリング電極を皮膚に配置します。次に、インピーダンスを減らすために、参照リング電極を足の中足骨部分の皮膚に配置し、リング電極の下にある皮膚と残留毛をゲルでコーティングして、電極の皮膚との接触を最大化します。電極ゲルを過度に塗布すると、電極間に電気的な橋ができ、坐骨神経の刺激の正確な記録が妨げられる可能性があるため、避けてください。

近位後肢に陰極として絶縁された28ゲージのモノポーラ針を挿入します。刺激電極を坐骨神経に過度に近づけたり、2つ深く挿入したりすることは、坐骨神経やその他の構造を傷つける可能性があるため、避けてください。別の絶縁された28ゲージのモノポーラ針を陽極として挿入し、仙骨を覆う皮下組織により近位に挿入しますその後、反対側の後肢または尾に接地電極として使い捨ての表面電極を配置します。

この手順では、0.1ミリ秒の方形波パルスで坐骨神経を刺激することにより、坐骨神経マップ応答を取得します。期間。刺激強度を 1 ミリアンペアから 10 ミリアンペアに増加させて、応答の振幅が増加しなくなるまで cmap 応答を取得します。超最大刺激を確保するためには、刺激を利用される刺激強度の約120%に増やして、最大応答と追加の応答を得る。

cmap サイズがこれ以上増加しない場合は、この応答を最大 cmap として記録します。次に、ベースラインからピークまで、およびピークからピークまでのcmap振幅をミリボルト単位で記録します。平均SUPサイズを決定するには、最小のallまたはnone応答を得るために、0.03ミリアンペア刻みで強度を上げながらサブマックス刺激を送達することにより、増分刺激技術を使用します。

0.21ミリアンペアから0.70ミリアンペアの間の刺激強度で初期応答が起こらない場合は、刺激カソードの位置を大腿部近位の坐骨神経の位置に近づけるか遠ざけるように調整します。ここに示す初期増分応答を取得します。増分応答の負のピークのレイテンシが、以前に取得された最大cmap応答の負のピークとほぼ一致していることを確認します。

3つの一貫した増分応答をリアルタイムで観察することにより、応答が安定し、分画がないことを確認し、振幅が少なくとも25マイクロボルトであることを確認します。次に、2 番目のインクリメンタルを取得し、3 つのインクリメンタル応答をリアルタイムで重ね合わせることで、インクリメントが安定し、分画がないことを確認します。2 番目の増分は視覚的に区別でき、前の応答よりも少なくとも 25 マイクロボルト大きくする必要があります。

次に、増分が安定し、分画がないことを確認する3番目の増分応答を取得します。前に示した第2の増分応答と同様に、第3の増分は視覚的に明確であり、第2の応答よりも少なくとも25マイクロボルトの振幅が大きい必要があります。この方法で増分応答を取得し続けると、合計 10 個の増分応答が記録されます。

増分を評価して、個々の増分応答の振幅が 10 個すべての増分の合計の 3 分の 1 より小さいことを確認します。次に、10の増分値を使用して、平均SUP振幅を求めます。10 個の増分応答の計算値が表示されます。

平均SUPサイズは、10の増分を平均するか、最終的な増分を単に10で割ることによって決定されます。次に、最大ピーク間cmap振幅を平均SM振幅で割ってmuniを計算します。これらの技術の応用を説明するために、坐骨神経挫傷が運動単位機能に及ぼす影響を調査しました。

この図では、坐骨神経挫傷の11週間後の成体コントロールマウスと成体マウスの応答が比較されていますが、記録間で感度に差はありません。坐骨神経挫傷後、ムニは、対照マウスの正常な所見が 278 の機能的運動単位であるのに対し、推定機能運動単位は 50 で大幅に減少します。対照的に、破砕動物のcmap振幅は、付随的な発芽による対照と比較して軽度の減少しか示していません。

このビデオを見た後、マウスの後肢、筋肉、生体内で運動単位数の推定を行う方法をよく理解しているはずです。このプロトコールの視覚的なデモンストレーションが、この重要な技術の広範な採用につながり、研究所間の信頼性が向上し、研究室での発見が臨床での効果的な治療法に効果的に反映されることを期待しています。