Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Neuroscience

Samtidig Intracellulær Optagelsen af ​​en Lumbar Motoneuron og styrkens Produceret af sin Motor Unit i den voksne mus Published: December 5, 2012 doi: 10.3791/4312

ERRATUM NOTICE

Summary

Denne nye fremgangsmåde muliggør den samtidige intracellulære optagelse af en enkelt voksen mus motoneuron og måling af den kraft produceret af dets muskelfibre. Den kombinerede undersøgelse af de elektriske og mekaniske egenskaber af motoriske enheder i normale og genetisk modificerede dyr er et gennembrud for studiet af det neuromuskulære system.

Abstract

Spinal motoneuron har længe været et godt modelsystem til undersøgelse af neural funktion fordi det er en neuron i centralnervesystemet med de enestående egenskaber af (1) med let identificerbare mål (muskelfibrene), og derfor har en meget kendt funktion (at styre muskelkontraktion), (2) er den konvergerende mål for mange spinal-og nedadgående net, deraf navnet "endelig fælles vej", og (3) have et stort soma, som gør det muligt at penetrere dem med skarpe intracellulære elektroder . Når endvidere undersøgt in vivo, er det muligt at optage samtidig den elektriske aktivitet af motoneuroner og den kraft udviklet af deres muskel mål. Udførelse af intracellulære optagelser af motoneuroner in vivo derfor sætte experimentalist i den unikke situation at kunne studere på samme tid, alle rummene i "motorenhed" (navnet givet til motoneuron, dens axon, ogmuskelfibrene den innerverer 1): input støder imod det motoneuron, de elektrofysiologiske egenskaber motoneuron, og virkningen af disse egenskaber på den fysiologiske funktion af de motoneuroner, dvs den kraft der produceres af dets motorenhed. Men denne fremgangsmåde er meget vanskelig på grund præparatet ikke kan blive lammet og dermed den mekaniske stabilitet for den intracellulære optagelse reduceres. Således har denne type forsøg kun opnået hos katte og rotter. Imidlertid kunne studiet af spinale motoriske systemer gør en formidabel spring, hvis det var muligt at udføre lignende forsøg i normale og genetisk modificerede mus.

Af tekniske grunde har studiet af cellerne i rygmarven hos mus meste været begrænset til neonatal in vitro præparater, hvor motoneuroner og de ​​spinale netværk er umodne, er motoneuroner adskilt fra deres mål, og når undersøgt i skiver, den motoneurons er adskilt fra de fleste af deres input. Indtil for nylig havde kun et par grupper formået at udføre intracellulære optagelser af motoneuroner in vivo 2-4, herunder vores team, der offentliggjorde en ny præparat som tilladt os at opnå meget stabile optagelser af motoneuroner in vivo i voksne mus 5,6. Imidlertid blev disse optagelser opnået i lammede dyr, altså uden mulighed for at registrere den kraft Outputtet fra disse motoneuroner. Her præsenterer vi en forlængelse af denne oprindelige præparat, hvor vi var i stand til at opnå samtidige optagelser af de elektrofysiologiske egenskaber motoneuroner og af den kraft, der er udviklet af deres motorenhed. Dette er et vigtigt resultat, da det giver os mulighed for at identificere de forskellige typer af motoneuroner baseret på deres force profil, og derved afsløre deres funktion. Kombineret med genetiske modeller forstyrrer spinal segmental kredsløb 7-9, eller reproducting human disease 10,11, vi forventer, at denne teknik for at være et vigtigt redskab for studiet af spinal motoriske system.

Protocol

1. Trin One

Præ-anæstetisk medicinering: 10-15 min før induktion af anæstesi, atropin (0,20 mg / kg) og methylprenidsolone (0,05 mg) subkutant injektion for at forhindre savlen og ødem, hhv.

2. Trin to

Induktion af anæstesi: injicere pentobarbitalnatrium (70 mg / kg) eller en blanding af ketamin / xylazin (100 mg / kg og 10 mg / kg) intraperitonealt. Lad musen går under, før nogen toe pinch refleks kan opnås. Hvis anæstesi virker for lys, supplere med 1/4 af dosis.

3. Trin tre

* Bemærk: denne operation er en terminal procedure.

Når en kirurgisk plan af anæstesi er nået, overføre musen på en hævet varmt tæppe i en udsat position.

  1. Omfatte snuden af musen med en maske leverer rent O2 med en strømningshastighed omkring 100 ml / min.
  2. Shave også den rigtige bagben.
  3. Flip musen til rygleje, men sørge for at forlade iltmaske på plads.

4. Trin fire

Fastgør musen på plads med suturer sløjfet omkring lemmerne og sikres ved de fire hjørner af bordpladen.

5. Trin Fem

Indsætte en temperatursonde til overvågning af muse kernetemperatur. Juster varmetæppe / lampeeffekt at opretholde kernetemperatur mellem 36 ° C og 38 ° C.

6. Tracheotomi og kunstig ventilation

  1. Ved hjælp af stumpe saks, lave et snit i luftrøret og trække huden væk på begge sider.
  2. Ved hjælp af stumpe pincet, rive spytkirtlen for at blotlægge to tynde muskler (Sternohyoid) dækker luftrøret.
  3. Ved hjælp af stumpe pincet, de to musc adskilleles langs deres mediale separation at afsløre trachea.
  4. Ved hjælp af en Dumont 7 pincet, glide to længde på 4,0 silkesutur under luftrøret.
  5. Lav en tværgående snit i luftrøret i mellem to bruskagtige ringe, men passe på ikke at helt sektion luftrøret.
  6. Sæt det trakeale rør ned i luftrøret, og fastgør den på begge sider af indføringsåbningen ved at binde suturer over den. Det trakeale rør er forbundet med en muse-ventilator (SAR-830/AP, CWE Inc.) og en capnograph (μcapstar, CWE Inc.). Ventilatoren er gennem en compliance pose, til en kilde af rent O2. Justér parametrene for ventilatoren (vejrtrækning 100-150 bpm, ultimo tidalvolumen 170-310 ul), så musen ikke kæmper imod den kunstige ventilation og ende-tidal pCO 2 er stabil mellem 4 og 5%.

7. Placering af intravenøse linier

  1. Anvendelse af stump dissektion teknikker, jugularis eksponerevene på den ene side af halsen. På dette niveau, opdeler halsvenen i to store stammer, de forreste og bageste facial vener.
  2. Gør følgende trin to gange, én der er fastsat for hver af disse badebukser:
    1. Brug Dumont 4 eller 5 pincet, Skil forsigtigt vene fra dens omgivende bindevaev.
    2. Brug Dumont 7 pincet, glide to længde på 6,0 silkesuturer under venen. adskille dem så vidt muligt langs længden af ​​venen.
    3. Placere en lille beholder klemme på den proximale side af venen (den side nærmest hjertet), og hæfte den distale side af venen.
    4. Brug meget fine iris saks, en lille tværgående indsnit gøre i venen, under stor omhu ikke til afsnit venen helt.
    5. Sæt en fyldt 1Fr kateter (premicath, Vygon) i åbningen, indtil skibet klip.
    6. Hold fast i venen og kateteret sammen i en Dumont 4 pincet, forsigtigt fjerne skibet klippet, og skub derefter kateteret et par more millimeter ind i venen.
    7. Fastgøre katetret ved at binde den med begge suturer på begge sider af indsættelsen.
  3. Et af katetrene er forbundet til en sprøjte eller en sprøjtepumpe at injicere supplerende doser af bedøvelse efter behov (normalt hver 10-30 min). IV dosisen er enten 6 mg / kg pentobarbitalnatrium eller 1250 40 ug / kg / min af ketamin / xylazin 12. Det andet kateter er forbundet til en sprøjtepumpe til en langsom intravenøs infusion (50 gl / time) af en 4% glucoseopløsning indeholdende NaHCO3 (1%) og plasmion (14%).

8. Luk halsskindet med nålen og suturen, og returnere musen til bugleje

9. Dissektion af Hind-lemmer muskler og nerver

  1. Med en saks, lave et snit fra toppen af ​​låret til akillessenen. Adskille huden fra de underliggende muskler, pas på ikke at beskadige blodkar. Ætse efter behov.
  2. Forsigtigt dissekere biceps femoris. Ætse / ligature efter behov for at forhindre blødning. Biceps femoris helt kan fjernes eller blot tilbagelænet at blotlægge ischiadicusnerven og Triceps surae muskler.
  3. Dissekere den Sural nerve.
  4. Brug 8/0 silketråd, binde den distale del af den fælles peronealnerve og skære distalt for knude. Dissekere nerven hele vejen op, så tæt på hoften som muligt.
  5. Identificer den Tibial nerve i mellem de fælles n. peroneus og Sural nerver. Blandt de forskellige grene af Tibial nerve, identificere grenene innerverer den Triceps surae fra grenene, der går dybere (herefter benævnt Tibial nerve).
  6. Anvendelse af 8/0 silketråd, binde sammen alle grene af Tibial nerve og samtidig holde intakt grenene innerverer den Triceps surae. Skær den tibiale nerve distalt til knuden og dissekere nerven så langt op som muligt.
  7. Dække hele bagben med gaze imbibed med saltvand for at forhindre udtørring, mens der fortsættes med næste trin.

10. Laminektomi

  1. Med en saks, lave et snit langs rygraden. Adskille huden fra de underliggende muskler.
  2. Foretage to indsnit på hver side af hvirvlerne til at adskille de subkutane muskler. Derefter skæres hver senen af ​​de muskler, der lægger på siden af ​​ryghvirvler på hver side.
  3. Ved hjælp af stumpe pincet og en fin curette, resten af ​​musklen fjernes på den dorsale side af hvirvlerne omkring torntappene til klart at identificere hver enkelt hvirvel.
  4. Identificere ryghvirvler T13 og L1. T13 er den sidste ryghvirvel at have ribben vedlagte. Rygsøjlen wsyg immobiliseres ved hjælp af Cunningham Spinal Cord vertebrale klemmer (Stoelting Co.) Placer de spinal klemmer på hver side af T13 og L1. Vær omhyggelig med ikke at komprimere rygmarven, men sætte en lille smule af spænding i den langsgående akse. Kontroller, at rygsøjlen er godt sikret ved at trykke forsigtigt ned med en pincet.
  5. Ved hjælp af fine rongeurs, fjerne de spinale processer så lagene i løbet af T13 og L1, derved eksponere rygmarven.
  6. Dæk den blotlagte rygmarv med små bidder af bomuld eller spongel imbibed med saltvand for at forhindre udtørring.
  7. Anbring en skræddersyet plastic bad oven på ryggen, som omgiver rygmarven. Fastgør badet på plads med 4/0 silketråd. Sørg for, at badet er vandtæt ved at forsegle den med Kwik-Cast tætningsmiddel (WPI).
  8. Når Kwik-Cast er tørret, skal du fjerne den bomuld, der dækker rygmarven, og fylde badet med mineralsk olie.
  9. Brug Dumont 5 pincet og meget fine iris saks, træk forsigtigt på dura mater omgiver rygmarv, og åbne det så vidt muligt i begge retninger. Fold dura på hver side af rygmarven.
  10. Sænk forhøjning som musen ligger således at holde det suspenderet af vertebrale klemme.
  11. Brug et andet vertebrale klemme til at klemme en torntappene fremgangsmåde ifølge den sakrale region at støtte ryggen region af dyret.
  12. En tredje klemme anvendes til at immobilisere højre bagben og ankel, bøjet i en vinkel på 90 ° ved knæet.

11. Akillessene Dissection

  1. Med led bukkes 90 ° ved knæ og på anklen, fjerne gaze dækker hindlimb område, og dissekere Achillessenen fri for omgivende væv. Dissekere så meget som muligt triceps surae fra omgivende væv også.
  2. Skær senen af ​​plantaris muskel tæt på calcaneus, og derefter skære det igen for at fjerne senen fuldstændigt.
  3. Ved hjælp af en gevind nål, 6/0 silketråd vedhæfte gennem the akillessene og gøre en tredobbelt knude omkring senen.
  4. Placer krafttransducer tæt på knuden, klippes den distale del af senen, og vedhæft den til krafttransducer hjælp af silketråd.
  5. Isæt to længder af tråd af rustfrit stål under fascia af Triceps surae muskler. Disse ledninger er forbundet til en ekstracellulær AC forstærker til EMG optagelse.
  6. Placer fælles peronealnerve og Tibial nerve på to bipolære krog elektroder.
  7. Placer Triceps surae nerve på katoden af ​​en krog elektrode, med anoden rører en nærliggende muskel.
  8. Tilslut alle stimulerende elektroder til en isoleret enhed.
  9. Placere en bold elektrode på den dorsale overflade af rygsøjlen, forbundet til en ekstracellulær AC-forstærker til at optage ledningen dorsum potentialer. Placer en Ag / AgCl referenceelektrode i kontakt med en rygmuskel.

12. Trin Tolv

Stimulering af Triceps surae nerveanvendelse af en 50 usek firkantimpuls af stigende intensitet ved en lav frekvens (<1 Hz), indtil maksimal twitch amplitude observeres. Før langsomt krafttransducer at strække musklen under overvågning af amplituden af ​​twitch respons indtil twitch amplitude når et maksimum.

13. Intracellulære Optagelser af motoneuroner

Fra dette punkt på, er standard elektrofysiologiske teknikker, der anvendes til fremstilling af en intracellulær elektrode, trænger en neuron i rygmarven og identificere den som en motoneuron.

  1. Træk et glas mikropipette til en ~ 1 um spids med en pipette aftrækker (P-97 Mikropipette Puller, Sutter Instruments). Fyld elektroden med en KCl 3 M opløsning (modstand af elektroden 10 til 20 MOhm).
  2. Under anvendelse af en micropositioner, mikropipetten, forbundet til en intracellulær forstærker (Axoclamp 2B, Axon Instruments) ind i rygmarven drive. Overvåge de lokale feltpotentialer fremkaldt af stimuleringen af ​​each nerve til at finde den motor pulje af Triceps surae.
  3. Nøje nærmer putative motoneuroner under overvågning af modstanden af ​​mikroelektrode. Når skubbe mod en membran, modstanden stiger. Penetration kan engang gøres lettere ved hjælp af "brummer"-funktionen af ​​det intracellulære forstærker.

14. Eutanasi Procedure

Ved afslutningen af ​​forsøget, er dyret aflivet ved en overdosis af pentobarbital (210 mg / kg IV), efterfulgt af afhugning af hovedet.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Figur 1 viser, hvordan man identificere en motoneuron fra Triceps surae gruppen efter penetration. Ved lav stimulation intensitet, kan kun en monosynaptiske EPSP observeres (figur 1A). Ved højere intensitet, kan EPSP være stor nok til at udløse en "orthodromic" spids (figur 1B). Ved endnu højere stimulation intensitet, vises et alt-eller-intet antidromic pig, med en kortere forsinkelse end den monosynaptiske EPSP (figur 1C). Hvis tilstrækkelig strøm indsprøjtes gennem mikroelektroden at udløse en spids, kan en EMG-aktivitet registreres på musklen efter en kort forsinkelse, efterfulgt af en muskel trækning (figur 1D). Efter identifikation af motoneuron, kan dens elektrofysiologiske egenskaber karakteriseres. For eksempel viser figur 2 hvorledes input modstand kan måles under anvendelse hyperpolarisering og depolariserende impulser af strøm (figur 2A), og plotte variationer i membranpotentialet versus mængden af indsprøjtet strøm (figur 2B).

De kontraktile egenskaber motorenheden kan også undersøgt ved hjælp af forskellige protokoller for stimulation. For eksempel kan kraften-frekvens forholdet opnås ved at injicere korte impulser af strøm ved forskellige frekvenser i motoneuron (figur 3A). The steady state kraft kan derefter afbildet mod frekvensen af strømimpulserne for at afsløre en S-formet kraft-frekvenskurven (figur 3B).

Hvis anæstesi er godt under kontrol, er det muligt at optage fra en enkelt motor enhed for mere end 15 min. I dette tidsrum bør det være muligt at køre en stor vifte af protokoller til at karakterisere både motoneuron og de kontraktile egenskaber muskelfibre den innerverer.

/ 4312/4312fig1.jpg "/>
Figur 1. Eksempel på fremgangsmåden til at identificere en motoneuron. Panel A til C tre successive reaktion af en motoneuron en stigende elektrisk stimulering af hoftenerven. Den lodrette stiplede linje angiver tidspunktet for stimulering. Hvert panel er intracellulært registreres membranpotentiale (øverste spor) og den afferente flugter registreret på overfladen af den lumbale ledningen (nederste spor). A. Ved en intensitet lige over tærskelværdien for rekruttering af gruppe I-afferenter (1,1 x T), en EPSP optrådte som reaktion på elektrisk stimulering. EPSP var monosynaptiske fordi dens centrale latenstid, 0,4 msek (små lodrette punkterede linjer), var for kort til en bane med flere synapser. B. Forøgelse af stimulering intensitet (2,0 x T) steg størrelsen af EPSP indtil det var stor nok til at udløse en orthodromic spike. C. Da stimulering intensiteten blev forøget endnu mere(2,1 x T) blev Axon rekrutteret, og en antidromic aktionspotentiale optrådte med en 1,2 msek latenstid med hensyn til stimulationstid. Givet en ledning længde på 38 mm, var den axonale ledningshastigheden 32 m / sek. D. Når strøm injiceres (nederste spor) til en Triceps surae motoneuron (forskellig motoneuron end i AC), et aktionspotentiale kan fremkaldes i soma ( sekund spor fra bunden). Denne handling potentiale bevæger sig ned ad Axon, krydser neuro-muskulære krydset, og udløser muskel handling potentialer i muskelfibrene innerveres af den registrerede motoneuron. Forbindelsen virkningspotentiale (anden kurve fra toppen) kan registreres ved hjælp af EMG-elektroder. The twitch sammentrækning af muskelfibre, er vist i den øverste kurve. Sammentrækningen tid af motorenheden kan estimeres fra twitch respons mellem de to lodrette punkterede linier. Figur tilpasset delvist fra ref 5.


Figur 2. Estimation af input modstand af en motoneuron. A. Gennemsnitlig svar på en række af de nuværende pulser (nederste spor) varig 500 ms og spænder fra -3 til +2 nA. Læg mærke til nedsynkning på den spænding respons motoneuron (fyldt pil): spændingen hurtigt nåede et højdepunkt (sort prik) inden den stabiliserer sig på et lavere plateau værdi (sort firkant). Efter at strømimpulsen er ophørt, et rebound (tom pil) vises. B. Plot af den deformation af spændingen (AV) i forhold til intensiteten af strømimpulsen. Prikker er målt på toppen af reaktionen, medens kvadrater er målt ved afslutningen af impulsen, som vist ved symbolerne på toppen af fig B1. Lige linjer er de bedste lineære anfald af spidsresponsen (stiplet) og plateau respons (stiplede). Skråningerne af disse linjer er den maksimale input modstand og plateauindgangsmodstand af motoneuron hhv. Figur tilpasset fra ref 5.

Figur 3
Figur 3. . Karakterisering af kraft-frekvens forholdet mellem en motorenhed De tre paneler viser: på den nederste spor anførte de impulser af strøm gentaget ved frekvensen på toppen af hver plade, og anvendes til at fremkalde handlingspotentialer i motoneuron, og på den anden spore fra bunden, membranpotentialet af motoneuron, der viser aktionspotentialer ved frekvensen af ​​impulserne, på det andet spor fra toppen, EMG-aktivitet på den øverste spor den kraft, der produceres af toget af virkningspotentiale. Det nederste panel viser sammenfattende graf over mængden af ​​kraft nås under de enkelte tog afbildet mod frekvensen af ​​handlingspotentialer i hvert tog. Kurven er sigmoidal.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Fremstillingen beskrevet her er den første, der tillader, i den voksne mus, samtidig intracellulær optagelse af en lumbal motoneuron og måling af den kraft, der produceres af muskelfibrene innerveret af dens axon.

På grund af den lille størrelse af dyret, kan de kirurgiske færdigheder, der kræves for denne forberedelse være udfordrende at erhverve. Men når disse færdigheder beherskes, kan hele operationen udføres i tre timer, og dyrene kan overleve i op til 7 flere timer efter afslutningen af ​​den kirurgiske procedure for optagelser. Succesen for denne teknik er hovedsageligt betinget af, at ledelsen på anæstesi. Det er af afgørende betydning for nøje at overvåge så mange fysiologiske parametre som muligt (kernetemperatur, pCO 2, puls osv.) og at opretholde dem er deres respektive fysiologiske område. Enhver afvigelse skal afhjælpes straks for eksempel ved at øge / mindske strømmen til hspise tæppe, justere parametrene for respiratoren, eller tilføje flere anæstetika. Det er vores erfaring, at den fysiologiske tilstand af musen kan tage en overraskende hurtig drejning til det værre, hvis stor opmærksomhed ikke er betalt til enhver tid disse parametre.

Mekanisk stabilitet er af største betydning, når de forsøger at opnå intracellulære optagelser. Dette er især tilfældet in vivo, hvor motoneuroner kan bevæge sig under påvirkning af blodtryk, respiration, og muskelkontraktioner. Selvom det er umuligt at garanti perfekt stabilitet, vores fremgangsmåde tillader stabile optagelser af motoneuroner i ti minutter eller mere. Dette opnås ved en kombination af fire klemmer immobilisering rygsøjlen og benknogler. To klemmer er placeret så tæt som muligt fra laminektomistedet at immobilisere rygmarven i dette område. Vi fandt, at reducere længden af ​​rygmarven mellem de to klemmer og udøve en lille smulespænding på knogler forudsat meget god stabilisering, da vi var i stand til at opretholde intracellulære optagelser i flere timer i lammede dyr 5. I det foreliggende tilfælde er dyret ikke lammet, og musklerne er fri til at trække sig, især når stimulering af hoftenerven. Dette er grunden til, at vi stabilisere hele benet skelettet ved hjælp af to klemmer, en ved korsbenet niveau, immobilisere hele hofte og dermed forhindre muskelsammentrækninger i at blive overført til rygsøjlen, og en på anklen at immobilisere benet på en 90 ° vinkel.

Med denne teknik er det muligt at identificere den fysiologiske type af en motoneuron baseret på kraftprofil for motorenheden 13. Motoneuroner kan klassificeres som Langsom eller Hurtig baseret på deres spjæt sammentrækning tid, og i Fatigable eller Træthed Resistant baseret på deres evne til at opretholde en given kraft i løbet af gentagen stimulation. Som sådan dette præparat bestemdes en klar fordel over in vitro præparater. Under in vitro-betingelser, er rygmarven ekstraheret fra legemet af dyret og anbringes i en skål enten hele eller snittede. På grund af laget af myelin omgiver den grå substans, kan passende iltning kun opnås i nyfødte dyr, hvor myelinering ikke er fuldstændig 14. Seneste tekniske udvikling har gjort det muligt optagelser af spinale motoneuroner i voksne skiver 15-17, imidlertid denne fremgangsmåde ikke lette den største ulempe ved in vitro-optagelser, som er, at der ikke er nogen måde at identificere den fysiologiske type af den registrerede motoneuron (S, FR, eller FF, eller endda alfa vs gamma), og tvinge experimentalist at samle sammen optagelser fra motoneuroner, der er væsensforskellige, i forhold til funktion, elektrofysiologiske egenskaber og indhold af protein (se Manuel & Zytnicki, 2011 18 for en gennemgang De forskellige typer af motoneuroner).

disse in vivo optagelser skal udføres i genetisk modificerede dyr for at studere den direkte virkning af denne specifikke ændring af funktionen af det motoriske system: producere kraft. Dette præparat er også meget lovende til undersøgelse af neurodegenerative sygdomme hos mennesker som amyotrofisk lateral sklerose (ALS) eller spinal muskelatrofi (SMA). Genetiske modeller har faktisk blevet genereret at kopiere de kendetegnende symptomer på disse sygdomme 10,11. Det nye præparat er beskrevet her åbner mulighed for undersøgelser af betydningen af ​​de neuromuskulære junctions i disse sygdomme ved at teste opførslen af ​​motoneuroner og muskelfibre (både selvstændigt og sammen) under udviklingen af ​​sygdommen. For nylig to uafhængige grupper var i stand til at udvikle en decerebrated in vivo mus præparat, der udviser spontan bevægelse eller fiktivebevægelsesevne 19,20. Hvis den slags optagelse stabilitet, som vi observerer under anvendelse af proceduren beskrevet her kan opnås efter decerebration, ville dette være et formidabelt redskab til undersøgelsen ikke kun af motoneuroner, men af ​​alle de præ-motor spinal kredsløb, der er involveret i at generere den lokomotoriske rytme .

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Ingen interessekonflikter erklæret.

Acknowledgments

Dette arbejde blev gjort muligt takket være økonomisk støtte fra Fondation pour la Recherche MEDICALE (FRM), Milton Safenowitz Postdoc Fellowship for ALS Research (ALS Association), NIH NINDS Grants NS05462 og NS034382, og ANR Grant HyperMND.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Atropine sulfate Aguettant
Methylprenidsolone Pfizer Solu-Medrol
Sodium pentobarbitone Sanofi-Aventis Pentobarbital
Ketamine
Xylazine
Glucose
Plasma expander Roger Bellon Plasmagel
Blunt scissors FST 14079-10
Blunt fine scissors FST 15025-10
Vannas Spring Scissors FST 15002-08
Fine forceps serrated FST 11370-32
Fine forceps serrated FST 11370-31
Cunningham Spinal Adaptor Stoelting Co.
Kwik-Cast sealant WPI #KWIK-CAST
Ventilator CWE Inc SAR-830/AP
Capnograph CWE Inc μcapstar
Heating blanket Harvard Apparatus 507221F
Intracellular amplifier Axon Instruments Axoclamp 2B
Pipette puller Sutter Instruments P-97
KCl Sigma-Aldrich P9333-500G

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Liddel, E. G. T., Sherrington, C. S. Recruitment and some other factors of reflex inhibition. Proc. R. Soc. London. B, 488-518 (1925).
  2. Huizar, P., Kuno, M., Miyata, Y. Electrophysiological properties of spinal motoneurones of normal and dystrophic mice. The Journal of physiology. 248, 231-246 (1975).
  3. Alstermark, B., Ogawa, J. In vivo recordings of bulbospinal excitation in adult mouse forelimb motoneurons. Journal of neurophysiology. 92, 1958-1962 (2004).
  4. Meehan, C. F., Sukiasyan, N., Zhang, M., Nielsen, J. B., Hultborn, H. Intrinsic properties of mouse lumbar motoneurons revealed by intracellular recording in vivo. Journal of neurophysiology. 103, 2599-2610 (2010).
  5. Manuel, M., et al. Fast kinetics, high-frequency oscillations, and subprimary firing range in adult mouse spinal motoneurons. J. Neurosci. 29, 11246-11256 (2009).
  6. Iglesias, C., et al. Mixed mode oscillations in mouse spinal motoneurons arise from a low excitability state. The Journal of neuroscience: the official journal of the Society for Neuroscience. 31, 5829-5840 (2011).
  7. Crone, S. A., Zhong, G., Harris-Warrick, R., Sharma, K. In mice lacking V2a interneurons, gait depends on speed of locomotion. J. Neurosci. 29, 7098-7109 (2009).
  8. Talpalar, A. E., et al. Identification of minimal neuronal networks involved in flexor-extensor alternation in the mammalian spinal cord. Neuron. 71, 1071-1084 (2011).
  9. Rabe, N., Gezelius, H., Vallstedt, A., Memic, F., Kullander, K. Netrin-1-dependent spinal interneuron subtypes are required for the formation of left-right alternating locomotor circuitry. J. Neurosci. 29, 15642-15649 (2009).
  10. Gurney, M. E., et al. Motor neuron degeneration in mice that express a human Cu,Zn superoxide dismutase mutation. Science. 264, 1772-1775 (1994).
  11. Cifuentes-Diaz, C., et al. Neurofilament accumulation at the motor endplate and lack of axonal sprouting in a spinal muscular atrophy mouse. Hum. Mol. Genet. 11, 1439-1447 (2002).
  12. Simpson, D. P. Prolonged (12 hours) intravenous anesthesia in the rat. Laboratory animal science. 47, 519-523 (1997).
  13. Burke, R. E. Motor Unit Types - Functional Specializations in Motor Control. Trends Neurosci. 3, 255-258 (1980).
  14. Kerkut, G. A., Bagust, J. The isolated mammalian spinal cord. Prog. Neurobiol. 46, 1-48 (1995).
  15. Carp, J. S., et al. An in vitro protocol for recording from spinal motoneurons of adult rats. Journal of Neurophysiology. 100, 474-481 (2008).
  16. Mitra, P., Brownstone, R. M. An In Vitro Spinal Cord Slice Preparation for Recording from Lumbar Motoneurons of the Adult Mouse. Journal of Neurophysiology. , (2011).
  17. Husch, A., Cramer, N., Harris-Warrick, R. M. Long duration perforated patch recordings from spinal interneurons of adult mice. Journal of Neurophysiology. , (2011).
  18. Manuel, M., Zytnicki, D. Alpha, beta and gamma motoneurons: functional diversity in the motor system's final pathway. J. Integr. Neurosci. 10, 243-276 (2011).
  19. Nakanishi, S. T., Whelan, P. J. A decerebrate adult mouse model for examining the sensorimotor control of locomotion. Journal of Neurophysiology. 107, 500-515 (2012).
  20. Meehan, C. F., Grondahl, L., Nielsen, J. B., Hultborn, H. Fictive locomotion in the adult decerebrate and spinal mouse in vivo. The Journal of Physiology. 590, 289-300 (2012).

Tags

Neuroscience Fysiologi Biofysik Anatomi Medicin Motor System rygmarv Intracellulære Recordings motoneuroner EMG Force columna neuron hjerne mus dyremodel

Erratum

Formal Correction: Erratum: Simultaneous Intracellular Recording of a Lumbar Motoneuron and the Force Produced by its Motor Unit in the Adult Mouse In Vivo
Posted by JoVE Editors on 01/04/2013. Citeable Link.

A correction was made to Simultaneous Intracellular Recording of a Lumbar Motoneuron and the Force Produced by its Motor Unit in the Adult Mouse In vivo. There was an error in the name of one author, Marin Manuel. The author's name has been corrected to:

Marin Manuel

instead of:

Manuel Marin

Samtidig Intracellulær Optagelsen af ​​en Lumbar Motoneuron og styrkens Produceret af sin Motor Unit i den voksne mus<em&gt; In vivo</em
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Manuel, M., Heckman, C. J.More

Manuel, M., Heckman, C. J. Simultaneous Intracellular Recording of a Lumbar Motoneuron and the Force Produced by its Motor Unit in the Adult Mouse In vivo. J. Vis. Exp. (70), e4312, doi:10.3791/4312 (2012).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter