Enregistrement simultané intracellulaire d'un motoneurone lombaire et la force produite par l'unité de moteur chez la souris adulte<em> In vivo</em

Summary

Cette nouvelle méthode permet l'enregistrement simultané intracellulaire d'une souris adulte seul motoneurone et la mesure de la force produite par les fibres musculaires. L'enquête combine des propriétés électriques et mécaniques des unités motrices chez les animaux normaux et génétiquement modifiées est une percée pour l'étude du système neuromusculaire.

Abstract

Le motoneurone spinal a longtemps été un bon modèle pour l'étude de la fonction nerveuse parce que c'est un neurone du système nerveux central avec des propriétés uniques de (1) ayant des cibles facilement identifiables (les fibres musculaires) et donc ayant une fonction bien connue (pour contrôler la contraction musculaire), (2) d'être la cible de convergence de plusieurs réseaux spinaux et descendant, d'où le nom de «voie finale commune», et (3) ayant une grande soma qui permet de les pénétrer avec de fortes électrodes intracellulaires . En outre, lorsqu'ils sont étudiés in vivo, il est possible d'enregistrer simultanément l'activité électrique des neurones moteurs et la force développée par leurs cibles musculaires. Effectuer des enregistrements intracellulaires de motoneurones in vivo donc mis l'expérimentateur dans la position unique d'être en mesure d'étudier, dans le même temps, tous les compartiments de l '"unité moteur" (le nom donné à l'motoneurone, son axone, etles fibres musculaires qu'il innerve ^1): les entrées empiétant sur ​​le motoneurone, les propriétés électrophysiologiques du motoneurone, et l'impact de ces propriétés sur la fonction physiologique des motoneurones, c'est à dire la force produite par son moteur. Cependant, cette approche est très difficile parce que la préparation ne peut pas être paralysé et donc la stabilité mécanique de l'enregistrement intracellulaire est réduite. Ainsi, ce type d'expériences a été réalisée que chez les chats et les rats. Cependant, l'étude des systèmes spinaux pourrait faire un bond formidable s'il était possible de réaliser des expériences similaires chez les souris normales ou génétiquement modifiés.

Pour des raisons techniques, l'étude des réseaux spinaux chez la souris a été principalement limitée aux nouveau-nés dans les préparations in vitro, où les motoneurones spinaux et les réseaux sont immatures, les motoneurones sont séparés de leurs objectifs, et lorsqu'ils sont étudiés en tranches, le motoneurons sont séparées de la plupart de leurs intrants. Jusqu'à récemment, seuls quelques groupes ont réussi à effectuer des enregistrements intracellulaires de motoneurones in vivo ^2-4, y compris notre équipe qui a publié une nouvelle préparation qui nous a permis d'obtenir des enregistrements très stables des motoneurones in vivo chez la souris adulte ^5,6. Toutefois, ces enregistrements ont été obtenus chez les animaux paralysés, c'est à dire sans la possibilité d'enregistrer la sortie de force de ces motoneurones. Ici, nous présentons une extension de cette préparation originale dans laquelle nous avons pu obtenir des enregistrements simultanés des propriétés électrophysiologiques des motoneurones et de la force développée par leur moteur. Il s'agit d'une réalisation importante, car elle nous permet d'identifier les différents types de motoneurones en fonction de leur profil de force, et révélant ainsi leur fonction. Couplés avec des modèles génétiques perturbant la colonne vertébrale segmentaire circuits ^7-9, ou reproducting humaine disea^10,11 soi, nous nous attendons que cette technique soit un outil essentiel pour l'étude du système moteur spinal.

Protocol

1. Première étape Pré-anesthésique médicaments: 10-15 min avant l'induction de l'anesthésie, injecter atropine (0,20 mg / kg) et methylprenidsolone (0,05 mg) sous-cutanée pour éviter salivation, un œdème, respectivement. 2. Deuxième étape L'induction de l'anesthésie: injection de pentobarbital sodique (70 mg / kg) ou un mélange de kétamine / xylazine (100 mg / kg et 10 mg / kg, respectivement) intra-périton…

Representative Results

La figure 1 montre comment identifier un motoneurone du groupe triceps sural après la pénétration. Au intensité de la stimulation faible, seule une EPSP monosynaptique peuvent être observées (figure 1A). A plus haute intensité, l'EPSP peut être suffisamment importante pour déclencher une "orthodromique" pic (figure 1B). Au intensité de stimulation encore plus élevé, un antidromique tout-ou-rien pic apparaît, avec une latence plus courte que l&…

Discussion

La préparation décrite ici est la première qui permet, chez la souris adulte, simultanée d'un enregistrement intracellulaire motoneurone lombaire et la mesure de la force produite par les fibres musculaires innervées par son axone.

En raison de la petite taille de l'animal, les compétences chirurgicales nécessaires pour cette préparation peut être difficile à acquérir. Cependant, une fois ces compétences sont maîtrisées, toute la chirurgie peut être réalisée en trois…

Materials

Name of the reagent	Company	Catalogue number	Comments (optional)
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