Metody elektrofizjologiczne oceny blokady bólu obwodowego u znieczulonego szczura

Podsumowanie

Przedstawiamy tutaj metodę oceny aktywacji i blokady aksonów czuciowych w nerwach obwodowych w ostrych, znieczulonych, in vivo eksperymentach na szczurach z użyciem dwóch typów elektrofizjologicznych pomiarów rdzenia, które pozwalają rozróżnić aktywność podtypów włókien nerwowych: lokalnych potencjałów pola oraz zapisów pojedynczego neuronu o szerokim zakresie dynamicznym.

Streszczenie

Rejestry elektrofizjologiczne in vivo z okolicy lędźwiowej kręgosłupa szczura mogą być wykorzystywane do badania aktywacji sensorycznych sygnałów nerwowych w kończynach tylnych, a także skuteczności interwencji terapeutycznych przerywających sygnały bólu wznoszącego.

Tutaj opisujemy procedury chirurgiczne (laminektomia i ekspozycja nerwu kulszowego), zbieranie danych oraz analizę dwóch komplementarnych sygnałów elektrofizjologicznych: lokalnych rejestrów potencjału pola oraz szerokiego zakresu dynamicznego nagrań pojedynczych neuronów. Oba różnicują aktywację podklas włókien nerwowych na podstawie prędkości przewodzenia względem impulsu stymulacji elektrycznej.

Lokalne potencjały pola (LFP) mogą rozróżnić włókna nerwowe A α/β i C, ale nie wykrywają aktywności Aδ. Dostarczają informacji o globalnej aktywacji całej rwy kulszowej. Po bezpośredniej stymulacji elektrycznej nerwu kulszowego za pomocą elektrody bipolarnej w stylu mankietu J, oblicza się powierzchnię pod krzywymi pomiarami dwóch dołów odpowiadających każdemu składnikowi.

Rejestry pojedynczego neuronu w szerokim zakresie dynamicznym (WDR) oceniają aktywność podzbioru aktywacji rwy kulszowej i mogą rozróżnić typy włókien Aα/β, Aδ i C. Stymulację elektryczną można stosować bezpośrednio do rwy kulszowej, jak w przypadku LFP, lub za pomocą elektrod igiełkowych umieszczonych w powierzchni podeszwowej tylnej łapy. Ten sygnał o wyższej częstotliwości powoduje wysokie skoki potencjału działania sygnał-szum. Liczba skoków w ramach zdefiniowanych okien opóźnień odzwierciedla poziom aktywności różnych typów światłowodów.

Do tej pory techniki te zostały wykorzystane do oceny właściwości czasowych trzech różnych metod blokowania bólu: blokady nerwu elektrycznego prądem stałym za pomocą specjalnie wykonanej elektrody interfejsu nerwowego z rozdzielonym węglem (CSINE), prądu przemiennego o częstotliwości kilohercowej oraz fotobiomodulacji z użyciem lasera 830 nm. To przygotowanie chirurgiczne było stosowane do interwencji blokady nerwowej trwające do 5 godzin.

Wprowadzenie

Bezpośrednie blokowanie sygnałów bólu w nerwach obwodowych przed dotarciem do rdzenia kręgowego ma potencjał do wielu zastosowań w terapii bólu, takich jak choroba zwyrodnieniowa stawów kolana czy zespół fantomowej kończyny po amputacji 1,2,3,4. Ogólnie rzecz biorąc, takie interwencje terapeutyczne zmniejszają/eliminują ogólnoustrojowe skutki uboczne zaobserwowane w obecnych lekach znieczulających^{i przeciwbólowych 1,2}.

Dwa typy komplementarnych pomiarów e....

Protokół

Protokół ten dotyczący eksperymentów na zwierzętach został zatwierdzony przez Komitet ds. Opieki i Wykorzystania Zwierząt Instytucjonalnych (IACUC) Uniwersytetu Case Western Reserve (CWRU). Case Western Reserve University jest instytucją akredytowaną przez AAALAC i przestrzega odpowiednich przepisów federalnych, stanowych i lokalnych, a także polityk instytucjonalnych. Nasza grupa badawcza została przeszkolona i certyfikowana przez pracowników CWRU. Pracując nad protokołami zatwierdzonymi przez IACUC, przestrzegamy polityki Public Health Service oraz Przewodnika po opiece i wykorzystaniu zwierząt laboratoryjnych (wydanie 8)³². Ten prokudur jest....

Wyniki

Dane uzyskane za pomocą tego protokołu pozwalają ocenić względną ilość blokady dla podklas włókien nerwowych czuciowych. Pozwala także ocenić właściwości czasowe bloku; zarówno szybkość, z jaką blok jest indukowany, jak i tempo regeneracji po zakończeniu bodźca blokującego³⁵. Dla pomiarów LFP aktywacja światłowodów jest określana przez obliczenie powierzchni pod krzywą dla konkretnego okresu odpowiadającego interesującemu się typowi włókna. Na Rysunku 4 prąd stały był.......

Dyskusja

Metoda ta opisuje zbieranie dwóch komplementarnych sygnałów elektrofizjologicznych, które mogą być użyte do pomiaru skuteczności potencjalnie terapeutycznych interwencji blokujących sygnały czuciowe w nerwach obwodowych.

Lokalne potencjały pola (LFP) można rejestrować z kręgosłupa grzbietowego za pomocą mikroelektrod o wysokiej impedancji (1 MΩ). Służą do pomiaru aktywacji całego nerwu kulszowego; LFP reprezentuje odpowiedzi wielu komórek, w tym pobudzające potencjały postsynaptyczne w dendryt.......

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule

Nazwa	Firma	Numer katalogowy	Komentarze
1 x 8 matryc wieloelektrodowych, 500 i mikro; M odstępów między wałami	Mikrosondy	Produkt niestandardowy	Niestandardowa matryca mikroelektrod
Cewnik angio 14 G	Bencton Dickinson	SKU: 381164, GTIN: 382903811649
Biowzmacniacz 8-kanałowy	Światowe Precyzyjne Instrumenty	ISO-DAM8A	Stopień główny
Stereoskop stereo z serii AmScope SM-6T z trójkątnym zoomem 3,5-45x Powiększenie z ramieniem przesuwającym i światłem pierścieniowym	Amscope	SM-8TW2-144S	Mikroskop chirurgiczny
urządzenie do akwizycji danych	Cambridge Elektroniczne Projektowanie	Power1401-3A
Kleszcze Dumont #5	Narzędzia Nauki Ścisłej	11251-20
Friedman-Pearson Rongeurs (rozmiar miseczki 1 mm)	Narzędzia Nauki Ścisłej	16021-14
Respirator aparaturowy Harvardu	Harvard Apparatus	Model 683
Izofluran, unikalna cecha	Piramel Intensywna Opieka Zdrowotna	66794-017-25
Laryngoskop	Sarnova HC	301-B802
Łopatka laryngoskopu Miller 00	Sarnova HC	301-B5100-20
Sparowane igły podskórne	RhythmLink	RLSND121-1.0	13 mm igły ze stali nierdzewnej
Rocuronium brom, unikalna cecha	Solco	43547-530-10
Spike2	Cambridge Elektroniczne Projektowanie
Stymulator impulsów z falą prostokątną, izolowany	AM-Systemy	Model 2100	Bifazowy, prostokątny, izolowany stymulator impulsu
Platforma stereotaksyczna  with  regulowane podstawy i nbsp; z kołkiem i zaciskiem	David Kopf Instruments	Model 982
SureSite IV 22G x 1" cewnik bezpieczeństwa	Medline	DYNA22100	22 g dożylnie cewniku
Napęd strzykawki	Cole Parmer	Model 74900
Ultra precyzyjny mikromanipulator rozdzielczość 10 mikronów	David Kopf Instruments	Model 961
Uniwersalny posiadacz	David Kopf Instruments	Model 1772	Alternatywne złącze drukowane w 3D
Stereotaksowa rama w kształcie litery U &	David Kopf Instruments	Model 1430
Nożyczki sprężynowe Vannas – krawędź tnąca 2 mm	Narzędzia Nauki Ścisłej	15000-03
Zaciski na kręgi	David Kopf Instruments	Model 986C