Yöntem makalesi

Sıçanlarda Tek Taraflı Servikal Omurilik Hemiseksiyonu Sonrası Eupneik Diyafram Aktivitesinin Fonksiyonel İyileşmesinin Değerlendirilmesi

1.2K görüntüleme

⸱

DOI:

10.3791/66828

⸱

14 Haziran 2024

 ,  ,  ,  , 
1Department of Physiology and Biomedical Engineering, Mayo Clinic, 2Department of Anesthesiology and Perioperative Medicine, Mayo Clinic

Bu makalede

Özet

Solunum komplikasyonları, servikal omurilik yaralanması (cSCI) olan bireylerde önde gelen ölüm nedenidir. cSCI'nin hayvan modelleri, mekanik değerlendirmeler ve klinik öncesi çalışmalar için gereklidir. Burada, sıçanlarda tek taraflı C2 spinal hemiseksiyon (C2SH) sonrası diyafram kası (DIAm) aktivitesinin fonksiyonel iyileşmesini değerlendirmek için tekrarlanabilir bir yöntem sunuyoruz.

Özet

cSCI'yi takiben, yaralanmanın boyutuna bağlı olarak DIAm'ın aktivasyonu etkilenebilir. Bu makale, sıçanlarda solunum sırasında öpneik ipsilateral diyafram (iDIAm) elektromiyografik (EMG) aktivitesini bozan tek taraflı birC2 hemiseksiyon (C2SH) cSCI modelini tanımlamaktadır. DIAm motor kontrolünün geri kazanılmasını değerlendirmek için, öncelikle C2SH'ye bağlı açığın derecesi açıkça belirlenmelidir. Solunum sırasında iDIAm EMG'nin tam bir başlangıç kaybını doğrulayarak, sonraki iyileşme yok veya mevcut olarak sınıflandırılabilir ve iyileşmenin derecesi EMG genliği kullanılarak tahmin edilebilir. Ek olarak, C2SH'yi takip eden akut spinal şok döneminden sonra solunum sırasında iDIAm EMG aktivitesinin devam eden yokluğunu ölçerek, ilk C2SH'nin başarısı doğrulanabilir. Kontralateral diyafram (cDIAm) EMG aktivitesinin ölçülmesi, nöroplastisiteyi de yansıtan C2SH'nin telafi edici etkileri hakkında bilgi sağlayabilir. Ayrıca, uyanık hayvanlardan alınan DIAm EMG kayıtları, C2SH sonrası DIAm'ın motor kontrolü hakkında hayati fizyolojik bilgiler sağlayabilir. Bu makale, solunumsal nöroplastisite, telafi edici cDIAm aktivitesi ve terapötik stratejiler ve farmasötikleri incelemek için mükemmel bir platform olan sıçanlarda titiz, tekrarlanabilir ve güvenilir birC2SH cSCI modeli için bir yöntemi açıklamaktadır.

Giriş

Amerika Birleşik Devletleri'nde omurilik yaralanması (SCI) olan 300.000'den fazla kişi vardır ve bunların yaklaşık yarısı servikal yaralanmalara sahiptir1. Bu yaralanmalar önemli ölçüde refah kaybına neden olur ve bireyler, aileleri ve sağlık sistemi üzerinde mali bir yük oluşturur. Neyse ki, SCI'lerin çoğu eksiktir ve korunan yolların güçlendirilmesi için potansiyel sağlar1. Bu nöroplastisite, ventilasyon ve ventilasyon dışı davranışlar için önemli olan DIAm aktivitesi de dahil olmak üzere en azından bazı fonksiyonların geri kazanılmasına izin verebilir. Bu nedenle, nöroplastisiteyi teşvik etmek, SCI2'li bireylere yardımcı olmak için umut verici bir araştırma yoludur.

SCI'nin kemirgen modelleri, insan sağlığını iyileştirmeye yönelik tedavilerin keşfine önemli ölçüde katkıda bulunma potansiyeline sahiptir. Nöroplastisiteyi incelemek için kullanılan klasik SCI modellerinden biri,C2'de (C2SH) omuriliğin tek taraflı bir transeksiyonudur (hemisection), bu da karşı tarafı 3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13 olarak bırakır. C2SH'nin frenik çıktı üzerindeki etkisi ve korunmuş kontralateral yolların önemi ilk olarak yüz yıldan fazla bir süre önce, ufuk açıcı makalesi günümüz solunum nöroplastisitesi çalışmalarının temelini atan Porter12 tarafından ortaya çıkarıldı. C2SH modeli, solunum ritmi üretimi14'ün çıktısını iletmekten sorumlu premotor nöronları içeren medulladaki rostral ventral solunum grubundan (rVRG) azalan girişleri keser. Bu rVRG premotor nöronlar ayrıca frenik motor nöronlara uyarıcı nöral sürücü iletir (Şekil 1). Birkaç araştırmacı, C2SH modeli 10,11,15,16'ya farklı yaklaşımlar benimsemiştir, bu da çalışmalar arasında iyileşmedeki değişkenliğin bir kısmını kısmen açıklayabilir. Kısaca yaklaşımlar, dorsal füniküllerin korunması, tam hemiseksiyon yapılması veya ipsilateral rVRG'den inen girdileri tamamen kesmeyen lateral parsiyel transeksiyon yapılması açısından farklılık gösterir. Genel olarak, C2SH modelleri, nörotrofik sinyalleme 17,18,19,20,21 dahil olmak üzere çeşitli faktörlerle iyileştirilebilen, eupneik iDIAm elektromiyografik (EMG) aktivitesinin zaman içinde spontan iyileşme oranları nedeniyle solunum nöroplastisitesini incelemek için özellikle yararlıdır. Bununla birlikte, eupneik iDIAm EMG aktivitesinin susturulması olarak tanımlanan ilk fonksiyon kaybı, iyileşmenin açıkça sınıflandırılabilmesi için önce kurulmalıdır. C2SHsırasında hareketsizliğin bu doğrulanması, birkaç çalışmadayapılmamıştır 3,4,6,7,11,22,23.

Eksize edilen omuriliğin histolojik değerlendirmeleri, yalnızca omurilikteki frenik motor nöronları innerve eden ipsilateral uyarıcı bulbospinal yolların uygun yerinde hasara dair kanıt sağlar, ancak histoloji fizyolojik kanıtların (örneğin, DIAm EMG) yerini almaz. Ayrıca, histolojik değerlendirmeler in ex vivo olarak terminal zaman noktalarında (genellikle yaralanmadan birkaç hafta ila aylar sonra) gerçekleştirilir ve bunlar "gerçek zamanlı" bilgi sağlamaz. Bazı araştırmacılar, lezyonun büyüklüğünün fonksiyonel eksiklik veya eksikliği ile ilgili olduğunu belirtmişlerdir 5,24,25,26. Bu tür iddiaların geçerliliğinin büyük olasılıkla "işlevin" nasıl sınıflandırıldığına (yani, işlevsel görevlerin ne olduğuna ve nasıl nicelleştirildiğine) bağlı olduğunu ve çalışmalar arasındaki değişkenliğin, hayvanlar arasında işlevsel olarak aynı lezyonların üretilmesinin zorluğunu vurguladığını belirtmek önemlidir. Gerçekten de, araştırmacılar, yaralanmanın derecesi ile ekstremite kas lokomotor fonksiyonu arasındaki ilişkinin (Basso, Beattie ve Bresnahan (BBB) skoru24 ile ölçülür) doğrusal olmadığını vurgulamışlardır 27,28. Önceki çalışmalarda,C2SH'nin kapsamı ile yaralanma sonrası eupneik iDIAm EMG aktivitesinin iyileşme derecesi arasında bir ilişki bulamadık 10,29,30,31, ancak diğer araştırmacılar ventilasyon fonksiyonu ile beyaz cevher koruma derecesi arasında bir ilişki olduğunu bildirmişlerdir 5. Bu nedenle, C2SH modeli söz konusu olduğunda, ameliyat sırasında ve tercihen kronik omurilik yaralanması deneylerinin erken döneminde iDIAm inaktivitesinin fonksiyonel olarak doğrulanması için bir yaklaşım hem yararlı hem de gereklidir.

Bu makale,C2SH'den sonra solunum sırasında ilk DIAm EMG kaybının gerçek zamanlı doğrulanması için DIAm EMG'nin kullanımının yanı sıra yaralanmadan 3 gün sonra (3. gün) 18,21,31,32,33 sonraki doğrulayıcı değerlendirmelerin altını çizmektedir. C2SH modeli ile daha önceki çalışmalarda, DIAm EMG 10,13,30,34'ü kaydetmek için tekrarlanan laparotomiler yapıldı. Bununla birlikte, daha yeni çalışmalar, anestezi uygulanmış ve uyanık sıçanlarda EMG'nin kaydedilmesine izin veren kronik EMG elektrotlarını kullanmıştır. Ek olarak, kronik elektrotlar pnömotoraks riskini azaltır ve tekrarlanan laparotomiler gerektirmez, bu da DIAm35,36'nın inhibisyonuna neden olabilir. C2SH modelinin versiyonları birçok araştırmacı tarafından kullanılmış olmasına rağmen, ameliyat sırasında iDIAm aktivitesinin susturulmasının doğrulanmasıyapılmamıştır 3,4,6,7,11,22,23. Böyle bir hareketsizlik teyidi olmadan, sonraki iyileşmenin ne kadarının, farklı etkilere sahip olabilecek ipsilateral ve kontralateral yolların nöroplastisitesine atfedileceğini bilmek zordur. Bu önemli bir husustur, çünkü rVRG'den frenik motonöronlara inspiratuar nöral sürücü esas olarak ipsilateraldir veC2SH33'ten sonra frenik motor nöronlara giden uyarıcı glutamaterjik girdilerin yaklaşık% 50'si kaybedilir. Bununla birlikte, kontralateral rVRG'den, ipsilateral frenik motor nöronları innerve etmek için lezyon bölgesinin altına decussate yapan ve fonksiyonel iyileşmeyi teşvik etmek için nöroplastisite yoluyla güçlendirilebilen kalan inspiratuar uyarıcı girdiler vardır. Frenik motor nöronlara baskın ipsilateral uyarıcı girdiyi çıkararak, eupneik iDIAm EMG aktivitesi kaybolur (en azından anestezi altında), cDIAm'ın aktivitesi devam eder ve hatta artar. Solunum sırasında iDIAm EMG aktivitesinin kaybı bu nedenle başarılı bir C2SH'nin bir ölçüsüdür (Şekil 2).

Uyanık hayvanlardaC2SH'yi takiben 1-4 gün gibi erken bir sürede bir miktar iDIAm EMG aktivitesi mevcuttur23,37. Ek olarak, derebrat hayvanlarda, üst servikal hemiseksiyondan dakikalar ila saatler sonra iDIAm aktivitesi mevcuttur ve anestezi ile baskılanır38. Ek olarak, C2SH'nin başarısı, yaralanma sonrası 3. günde anestezi uygulanmış sıçanlarda solunum sırasında (eupnea) iDIAm EMG aktivitesinin olmadığını doğrulayarak doğrulanır. Konfokal görüntüleme çalışmaları, yaralanmanın bu ilk aşaması sırasında frenik motor nöronlar üzerindeki glutamaterjik sinaptik girdilerin kaybını doğruladı37. Yaralanmadan sonraki 3. günde, herhangi bir rezidüel eupneik iDIAm EMG aktivitesi varsa, bu, rVRG'den ipsilateral inleyen inspiratuar sürücünün eksik çıkarılmasının kanıtı olarak yorumlanır. Bu makale üç bölüme ayrılmıştır: (1) kronik DIAm EMG kayıtları, (2) C2SH ve (3) uyanık ve anestezi uygulanmış hayvanlarda EMG verilerinin toplanması. Bu protokol, solunumsal nöroplastisite, telafi edici cDIAm aktivitesi ve terapötik stratejiler ve farmasötikleri incelemek için mükemmel bir platform olan sıçanlarda titiz, tekrarlanabilir ve güvenilir birC2SH cSCI modelini tanımlar.

Protokol

Bu protokol Mayo Clinic Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Komitesi tarafından onaylanmıştır (Protokol No: A00003105-17-R23). Bu çalışmadaki hayvanlar, yaklaşık 3 aylık ve 200 g ila 350 g ağırlığında erkek ve dişi Sprague-Dawley sıçanlarının bir karışımıydı. Çalışmada kullanılan reaktiflerin ve ekipmanların detayları Malzeme Tablosunda listelenmiştir.

1. Elektrot implantasyonu

  1. Elektrotların hazırlanması
    1. Belirtilen ekipmanın mevcut olduğundan emin olun: (1) Çok telli, paslanmaz çelik tel, (2) #11 bıçaklı neşter, (3) makas, 4) diseksiyon mikroskobu, (5) cetvel, (6) forseps, (7) 25 g iğne, (8) 2 pense (en az biri kıvırma bölgeli).
    2. Elektrot yapma işleminin detayları Şekil 3'te gösterilmektedir. Eşleştirilmiş diferansiyel kayıt elektrotları için bu işlemi en az iki kez tekrarlayın.
    3. İlk olarak, paslanmaz çelik telin 18 cm'sini ölçün ve kesin.
    4. Şekil 4'te gösterildiği gibi, telin bir ucundan 3 cm'de temel bir el üstü düğüm atın; bu, telin kısa tarafı implante edildiğinde ve DIAm'a dikildiğinde bir ankraj görevi görecektir.
    5. Bir neşter ve cerrahi diseksiyon kapsamı kullanarak, telin kısa tarafındaki düğümün hemen yanındaki 2 mm'lik yalıtımı dikkatlice soyun. Çok telli telin tellerini kesmemeye çok dikkat edin.
      NOT: Bu yalıtılmamış kısım, elektrotun iletken yüzeyi olarak işlev görür. Genel olarak, üç veya daha fazla tel yanlışlıkla kesilirse sinyal kalitesi düşmeye başlar ve eğer öyleyse elektrot değiştirilir.
    6. Daha sonra, telin kısa kenarının ucundan ~ 5 mm sıyırın, bu daha sonra elektrodu DIAm'a implante etmek için kullanılacak sütür ipliği benzeri bir alet yapmak için 25 G'lik bir iğnenin lümenine yerleştirilir.
      NOT: Kişisel tercihe bağlı olarak daha yüksek ölçülü iğneler (örn. 28 G'ye kadar) da kullanılabilir. Daha yüksek ölçülü iğnelerin daha ince çapı nedeniyle, pnömotoraks riski potansiyel olarak azaltılabilir. Bununla birlikte, çok telli telleri iğnenin daha küçük lümenine yerleştirmek de daha zor olabilir.
    7. Bunu başarmak için, 25 G'lik bir iğneyi ambalajından çıkarın ve her iki penseyi kullanarak iğneyi keskin eğimli uçtan ~1 cm uzakta kırılana kadar bir yandan diğer yana dikkatlice bükün.
      NOT: Bu işlem aceleye getirilmemelidir; Aksi takdirde, kesme kuvvetleri iğnenin lümeninin kapanmasına neden olarak işlemin tekrarlanmasını gerektirebilir.
    8. Telin soyulmuş ucunu, kopmuş 1 cm'lik iğnenin lümenine sokun ve iğnenin telin kalan yalıtılmış kısmına hemen bitişik durduğundan emin olun.
    9. İğne ile telin kalan kısa kenarı arasında yalıtılmamış kısım olmadığından emin olarak, iğneyi tele takmak için kıvırın.
    10. Ardından, standart bir cerrahi dikiş iğnesininkine benzer bir eğrilik elde etmek için ekli iğneyi dikkatlice bükmek için iki pense kullanın.
    11. Son olarak, telin uzun kenarının ucundan ~5 mm sıyırın (Şekil 3). Elektrotlar DIAm'a dikildikten sonra, DIAm EMG kayıtlarına izin vermek için telin uzun tarafı harici erişim için tünellenecektir.
    12. Diferansiyel kayıtlar için ikinci bir elektrot yapmak için işlemi tekrarlayın.
  2. Diyafram EMG elektrodu yerleştirme
    1. Ameliyattan önce, (1) küçük hayvan kılı kesme makineleri, (2) #11 bıçaklı neşter, (3) cerrahi makas, (4) forseps ve (5) mikro iğne tutucu dahil olmak üzere tüm cerrahi ekipmanı sterilize edin veya otoklavlayın.
    2. Temiz bir kafes edinin ve yiyecek, su, yatak takımı ve çevresel zenginleştirme sağlayın. Bir ısıtma yastığı üzerinde bir kenara koyun. Bu kafes, ameliyattan sonra hayvanı barındırmak için kullanılacaktır.
    3. Cerrahi alanı uygun dezenfektan ile sterilize edin ve kişisel koruyucu ekipman (önlük, bone, maske ve cerrahi eldiven) giyin. Önceden hazırlanmış elektrotları% 70 izopropil alkol havuzuna yerleştirin.
    4. Anestezi ve ameliyat sırasında farenin vücut ısısını korumak için cerrahi alana bir ısıtma yastığı yerleştirin. Isıtma yastığını sterilize edilmiş bir cerrahi havluyla örtün.
    5. Fareyi tartın ve kurumsal hayvan bakımı ve kullanım kılavuzlarına göre uygun anestezik dozunu hesaplayın.
    6. Sıçanı arka bacak intramüsküler ketamin (80 mg / kg) ve ksilazin (10 mg / kg) enjeksiyonu veya diğer uygun anestezik (kurumsal olarak onaylanmış protokolleri izleyerek) ile uyuşturun. Ameliyat öncesi uzun süreli salimli buprenorfin (1 mg/kg) ve carprofen (5 mg/kg) enjekte edin. Hayvan artık ayak parmağını çimdiklemeye yanıt vermediğinde devam edin.
    7. Fareyi ksifoid işleminden arka bacakların yaklaşık yarısına kadar tıraş etmek için makas kullanın. Ayrıca, elektrotların hayvanın ulaşamayacağı bir yerde (genellikle kürek kemiklerinin etrafında) dışsallaştırılacağı sıçanın sırtını tıraş edin. Fazla saçları bir parça gazlı bezle temizleyin.
    8. Cildi kloroheksidin glukonata batırılmış steril gazlı bezle (hacimce ağırlıkça %4) temizleyerek insizyona hazırlayın.
    9. Hayvanı sterilize edilmiş ısıtma yastığının üzerine sırtüstü pozisyonda yerleştirin. Ksifoid işleminden başlayarak, 4-5 cm'lik bir rostrokaudal kesi yapmak için neşter ve temiz bir #11 bıçak kullanın. Bu, altta yatan karın kas katmanlarını ortaya çıkarmalıdır.
    10. Karın içeriğini ortaya çıkarmak için kas katmanlarında orta hat boyunca başka bir kesi (3-4 cm) yapın. Karın içi organları kesmemeye dikkat edin.
    11. Hayvanın sağ tarafı karaciğer tarafından gizlenecek olsa da, DIAm'ın abdominal (yani alt) yüzeyinin görünür olduğundan emin olun.
    12. Bir neşter sapı veya başka bir künt alet kullanarak, DIAm'ın abdominal tarafını ortaya çıkarmak için karaciğeri ve diğer organları aşağı doğru itin.
    13. Elektrodu izopropil alkol havuzundan çıkararak ve steril tuzlu su ile yıkayarak kullanıma hazırlayın. Daha sonra, bir mikro iğne tutucu kullanarak, önceden hazırlanmış elektrotlardan birini, DIAm'ın orta kostal bölgesindeki kas liflerine dik olarak yönlendirin. Kas lifleri, DIAM boyunca radyal olarak yayılır.
      NOT: ÇAP incedir (~2 mm) ve delinmemelidir. Daha ziyade amaç, elektrot telinin yalıtılmamış kısmını (Şekil 3) ÇAP içine gömmektir.
    14. Elektrot sütür telini (iğne ucu) DIAm'a dikkatlice yerleştirmek için cerrahi mikroskobu kullanın. İğnenin eğriliğinin, elektrotu DIAm'ın karın yüzeyinin içine ve ardından dışına yönlendirmesine izin verin, telin tüm yalıtılmamış kısmının kas içine tam olarak gömülmesini sağlayın.
    15. Teldeki düğüm ÇAP'a sabitlenene kadar iğneyi dikkatlice çekin. Elektrot telinin yalıtılmamış kısmının (2 mm) tamamen ÇAP içinde olduğundan ve iğnenin ÇAP'a ilk girdiği noktada bir düğüm olduğundan emin olun.
    16. Ardından, iğneyi elektrot telinden kesin ve keskin bir kaba atın.
    17. İki forseps kullanarak, sütür (3-0) iğnesinin DIAm'dan çıktığı noktada bir düğüm atın. Bunu yapmak için, telin kısa tarafına bir ilmek bağlayın, ilmeği DIAm'ın karın yüzeyine doğru kaydırın ve ilmeği dikkatlice bir düğüm haline getirin. Elektrot (yalıtımsız kısım) şimdi hem giriş hem de çıkış noktasına sabitlenmelidir.
    18. Telin kısa tarafının fazla kısmını kesin.
    19. DIAm'ın aynı tarafında, ilkinden ~ 3 mm uzakta başka bir elektroda dikiş atmak için 1.2.14-1.2.18 adımlarını izleyin.
    20. Karşı hemidiyaframda elektrot çifti implantasyonunu aynı şekilde gerçekleştirin.
    21. Daha sonra, elektrot tellerinin uzun tarafının karın boşluğunun dışında olduğundan emin olun ve karnı kapatmak için kas katmanlarını dikmeye (3-0) başlayın. Her bir elektrot çifti için bir halka yapın ve sabitleyin.
      NOT: Sıçanın ÇAP üzerinde gerginliğe neden olmadan gerilmesine izin vermek için karın boşluğu içinde 2-3 cm tel bırakıldığından emin olun.
    22. Fazla kanı tuzlu su ile temizleyin ve ardından peritonu kapatmak için kas tabakasını sürekli bir şekilde dikin (3-0).
    23. Sıçanın medial dorsal derisinden açık karın derisine 16 G'lik bir kateter tünelleyin ve sıçanın arkasına bir çift elektrot teli çekin.
    24. İşlemi diğer taraftaki ikinci bir kateter ile tekrarlayın ve ikinci elektrot tellerini çekin.
    25. Karın derisini 3-0 dikişle kesikli dikiş şeklinde dikin.
    26. Daha sonra, her çift için elektrot tellerini bir düğüme bağlayın ve yerlerine dikin.
    27. Hayvana deri altı salin enjeksiyonu sağlayın (50 g hayvan kütlesi başına ~ 1 ml). İyileşmesi için hayvanı bir ısıtma yastığı üzerinde temiz bir kafese koyun.
      NOT: Laparotomi, DIAm aktivitesinin inhibisyonunaneden olabilir 35,36. Herhangi bir EMG ölçümünün kantitatif analizinden önce en az 72 saat bekleyin.

2. Servikal spinal hemiseksiyon

  1. Steril cerrahi alanı daha önce olduğu gibi hazırlayın.
  2. Ameliyattan önce, tüm cerrahi ekipmanı otoklavlayın veya sterilize edin. Gerekli ekipman: (1) küçük hayvan kesme makineleri, (2) # 11 bıçaklı neşter, (3) cerrahi makas, (4) forseps, (5) rongeur, (6) ekartör, (7) açılı diseksiyon bıçağı.
  3. DIAm EMG elektrot implantasyonundan yaklaşık 72 saat sonra, fareyi tartın ve kurumsal hayvan bakımı ve kullanım kılavuzlarına göre uygun anestezik dozajı hesaplayın.
  4. Sıçanı uyuşturmadan önce, sıçanı Bowman tarzı bir kafese yerleştirin ve adım 3.2'de belirtildiği gibi bilateral DIAm EMG'yi kaydedin.
  5. Sıçatanı, yerel Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Komitesi protokolüne göre intraperitoneal ketamin (80 mg / kg) ve ksilazin (10 mg / kg) enjeksiyonu veya diğer uygun anestezik ile uyuşturun. Preoperatif olarak uzun süreli salınan buprenorfin (1 mg/kg) subkutan ve karprofen (5 mg/kg) intraperitoneal olarak enjekte edilir.
  6. Hayvan artık ayak parmağını çimdiklemeye yanıt vermediğinde devam edin. Anestezi derinliğini yaklaşık her 15 dakikada bir ayak parmağınızı sıkıştırarak kontrol edin.
  7. Ameliyata başlamadan önce, fareyi yüzüstü pozisyona getirin ve EMG'yi adım 3.3'te belirtildiği gibi anestezi uygulanmış sıçanda kaydedin.
    NOT: Tüm kayıtların sıçan aynı konumdayken yapıldığından emin olun.
  8. Saçları boyundan yaklaşık kulak hizasında ve kürek kemiğine kadar tıraş edin ve ıslak gazlı bezle çıkarın.
  9. Cildi kloroheksidin glukonat (hacimce ağırlıkça %4) ile temizleyin ve hayvanı steril cerrahi örtülerle örtün (üst sırt hariç).
  10. Bir neşter kullanarak 4 cm'lik rostro-kaudal bir kesi yapın. Cildi geri çekin ve akromiotrapezius kasını kesin. Daha sonra spinalis kaslarını ortaya çıkarmak için eşkenar dörtgen kası inceleyin.
    NOT: Akromiotrapezius orta trapezius kasıdır ve kas lifleri omurgaya yaklaşık olarak paralel uzanır. Eşkenar dörtgen kas, akromiotrapezius altındaki düzlemde açığa çıkar ve kas lifleri çapraz olarak uzanır.
  11. Spinalis kaslarını C1'den C3'e geri çekin.
    NOT: Spinalis kasları omurganın hemen yanında yer alır.
  12. Hiçbir ana arter veya sinirin hasar görmediğinden emin olmak için cerrahi mikroskoptan bakarken bir rongeur kullanarak C2'de dikkatlice bir laminektomi gerçekleştirin.
  13. Dura mater'i C2'de kesin ve geri çekin.
  14. Spinal hemiseksiyonu gerçekleştirirken açıkta kalan elektrot tellerini farenin sırtından amplifikatöre bağlayın. Daha fazla ayrıntı için 3. adıma bakın.
  15. DIAm EMG'yi izlerken, açılı diseksiyon bıçağını dorsal kökün omuriliğe girdiği noktanın hemen altına yerleştirin ve Şekil 2A'da gösterildiği gibi ventral yüzeyin orta noktasına kadar olan bölüme ayırın.
    NOT: Elektronik bir ısı yastığı kullanıyorsanız, gürültüyü önlemek için EMG'yi izlerken kapatmak gerekebilir.
  16. Bu kesitten birkaç saniye sonra, yaralanmaya bağlı eupneik DIAm EMG aktivitesinin durduğundan ve cDIAm EMG aktivitesinde telafi edici bir artışın belirgin olduğundan emin olun (Şekil 2C).
  17. Eupneik iDIAm EMG aktivitesi devam ederse, Şekil 2C'de vurgulandığı gibi diseksiyon bıçağıyla başka bir kesim yapın. Ancak, orta çizgiyi kesmeyin; Karşı tarafa kesmek, büyük olasılıkla hayvanın ölümüne yol açacaktır.
  18. Steril dikişlerle kasları ve ardından cildi dikin (3-0).
  19. Hidrasyonu korumak için, 50 g hayvan kütlesi başına deri altına 1 mL salin enjekte edin ve hayvanı geri kazanım için bir ısıtma yastığı ile temiz bir kafese koyun. Hayvanı ameliyattan iyileşirken izleyin.
  20. Yaklaşık 72 saat sonra (C2SH Sonrası 3. Gün), protokol adımı 3.2'ye göre uyanık sıçanlarda EMG aktivitesini kaydedin. Sıçanın sırtındaki dikişlere zarar vermemeye dikkat edin.
  21. Daha sonra, cerrahi bir düzlem için gerekenden daha hafif bir anestezik dozu kullanarak (normal bir dozun 1/3 ila 1/2'si arasında) fareyi bir kez daha anestezik hale getirin (kurumsal olarak onaylanmış protokolleri izleyerek). Sıçanlar sağlam bir kornea refleksi sergilediği ve ayak parmağı sıkışmasına yanıt verdiği sürece ek dozlar verilebilir.
  22. Protokol adımı 3'ü takip eden DIAm EMG aktivitesini izleyin.
    NOT: Sıçanı, iDIAm EMG aktivitesinin ilk değerlendirmesi için kullanılanla aynı konuma yerleştirin.
  23. 3. Günde eupneik iDIAm EMG aktivitesi (yani, inspiratuar cDIAm EMG aktivitesi ile fazdaki aktivite) yoksa, ilkC2SH'ninbaşarılı olduğu sonucuna varın ve daha ileri analizler için aynı hayvanı dahil edin.

3. Veri toplama ve analizi

  1. Genel ayarlar ve veri ayıklama
    1. Ön amplifikatörün bant geçiren filtrelerini 100 Hz (yüksek geçişli) ve 1000 Hz (düşük geçişli) olarak ayarlayın.
      NOT: Bu filtre ayarları, hareket artefaktlarını ortadan kaldırır ve intramüsküler DIAm EMG sinyalinin frekans içeriğinin büyük çoğunluğunu korurken 60 Hz gürültüyü ve EKG kontaminasyonunu (~ 75 Hz'de en yüksek güce sahip) önemli ölçüde azaltır. Nyquist teorisine dayanarak, örtüşmeyi önlemek ve bileşik EMG'deki motor birim aktivitesini not etmek için yeterli çözünürlüğe izin vermek için 2000 Hz'lik bir örnekleme frekansı ile sayısallaştırın. 100 Hz altı frekans aralığında özel frekans içeriği analizleri yapılıyorsa, ilgilenilen frekansların filtrelenmediğinden emin olmak için önamplifier filtre ayarlarının yapılması önemlidir.
    2. Bir bilgisayardaki görselleştirme yazılımında iki kanalı (sol ve sağ hemidiyafram EMG) izleyin ve daha fazla analiz için verileri uygun bir formatta kaydedin.
    3. Analizler için yeterli veriye sahip olmak için en az 1-2 dakikalık eupneic kayıtları toplayın.
    4. Verilerin üç veya daha fazla zaman noktasında toplandığından emin olun:
      1. C2SH'den önce, uyanık ve anestezi altındaki koşullarda temel bir eupneik kayıt oluşturun.
      2. C2SH ameliyatı sırasında anestezik koşullarda öpneik iDIAm EMG aktivitesinin susturulmasını sağlamak için.
      3. C2SH sonrası 3. günde, öpneik iDIAm EMG aktivitesinin yokluğunun devam ettiğini doğrulamak ve uyanık hayvanlarda spinal şok 2,39 veya buprenorfin gibi solunum depresanları uygulamasından etkilenmeyen açığın derecesinin bir başlangıç noktasını belirlemek için.
    5. Sayısallaştırılmış sinyaller üzerinde hesaplamalar yapılmasına izin veren herhangi bir yazılımı (örneğin, Matlab, Python, R) kullanarak DIAm EMG kayıtlarını analiz edin. Temel süreç aşağıdaki gibidir:
      1. Ham EMG dosyalarını yükleyin. Filtreleme ayarlarına bağlı olarak, sinyalde bir DC ofsetini hesaba katmak gerekebilir.
        NOT: Kolay bir düzeltme, ham EMG sinyalinin ortalamasını kendisinden çıkarmaktır.
      2. 50 ms'lik hareketli bir pencere ile EMG sinyalinin ortalama karekökünü hesaplayın. Bu, 50 ms'lik bir hesaplama penceresini, sinyalin sonuna ulaşılana kadar her seferinde bir örnekleme noktası ileri hareket ettirerek yapılabilir.
        NOT: Bireysel DIAm EMG olaylarının analizleri, en fazla istatistiksel gücü sağlar ve eupneik ve eupneik olmayan aktivitenin kümelenmesine izin verir. Bu nedenle, önceki bir raporda vurgulandığı gibi, DIAm EMG'de bireysel nefeslerin başlangıcının ve ofsetinin tespitiçok önemlidir 40.
    6. Önceki bir raporda gösterildiği gibi, anlık solunum hızı ve patlama süresinin histogramlarını görselleştirerek eupneik aktivitenin filtrelenmesini gerçekleştirin41.
  2. Uyanık kayıtlar.
    1. Fareleri Bowman tarzı bir kemirgen kafesine yerleştirerek uyanık kayıtlar yapın. Silindirik bir Bowman tarzı kafes, 750 g'a kadar yetişkin sıçanları barındırabilir.
    2. Bowman tarzı kafesin bir tarafındaki metal çubukları sökün ve içerideki fareyi nazikçe ikna edin. Metal çubukları tekrar vidalayın ve fareyi silindirik kafese hapsedin.
      NOT: Kayda devam etmeden önce fareleri en az 30 dakika kafese alıştırın. Mümkünse, herhangi bir ölçümden önce fareleri birkaç gün boyunca Bowman tarzı kafese alıştırmak en iyisidir. Bu iklimlendirme aşamasında fareler kafesteyken ödül maması sağlamak iyi bir uygulamadır.
    3. Dış görsel uyaranları en aza indirmek için, farenin başının bulunduğu kafesin ön tarafında bir çadır yapmak için bir kağıt havlu veya benzeri bir nesne kullanın. Ek olarak, yüksek sesleri en aza indirin ve farenin her noktada fiziksel rahatlığını sağlayın.
      NOT: Rahatsızlığın belirgin belirtileri arasında kıpırdanma, hızlı nefes alma ve kafese karşı mücadele yer alır. Bu belirtilerden herhangi biri gözlenirse, fareyi ev kafesine geri döndürmek ve fare daha sakin olduğunda kayıt yapmaya çalışmak gerekebilir.
    4. Daha küçük sıçanlar için (<300 g), sıçanın 180 derece dönmesini önlemek için dolgu malzemelerini (örneğin kağıt havlu, pamuk topları) kafesteki ekstra boşluklara yerleştirin.
    5. Sıçan alıştıktan sonra, sıçan sırtından çıkan kabloları, analog sinyalleri analogdan dijitale dönüştürücüye besleyen bir ön yükselticiye dikkatlice bağlayın ve adım 3.1'de belirtilen prosedürleri izleyin.
  3. Anestezi ile yapılan kayıtlar
    1. Fareleri her seferinde aynı pozisyona yerleştirin, tercihen uyanık fare duruşunu daha yakından taklit etmek için yüzüstü yerleştirin.
    2. Sıçan sırtından çıkan kabloları, analog sinyalleri analogdan dijitale dönüştürücüye besleyen bir ön amplifikatöre bağlayın ve adım 3.1'de özetlenen prosedürleri izleyin.
  4. Hayvan kurtarma
    1. Fareleri, kurtarma için yatak takımı olmayan boş, temiz bir fare kafesine yerleştirin.
    2. Kafesi bir ısıtma yastığının üzerine yerleştirin.
    3. Sıçanı ilk 3 saat boyunca veya sıçan hareket etmeye başlayana kadar düzenli aralıklarla (<15 dakika) izleyin. Hayvan tekrar uyanana kadar daha az düzenli aralıklarla (30 dakika) izleyin.
    4. Sıçan yürüyüp tedavi edildikten sonra, onları yatak takımları, yiyecek ve suya erişim ve çevresel zenginleştirme ile temiz bir kafese koyun.
    5. Deneyin süresi boyunca fareyi günde en az bir kez izlemeye devam edin. Ağırlık/beslenme kabiliyetindeki değişikliklerin yanı sıra kesi yerlerinin ve dikişlerin bütünlüğüne özellikle dikkat edin.

Sonuçlar

Bu makalede sunulan yaklaşım,C2SH'ninbir sıçan modelinde DIAm EMG'yi değerlendirmek için net kriterler belirleyerek operatörler arası değişkenliği en aza indirir. İlk olarak, Şekil 2'de gösterildiği gibi,C2SH'denhemen sonra eupneik iDIAm EMG aktivitesinin durduğu gözlenmelidir. Aksi takdirde, öpneik iDIAm aktivitesi kaybolana kadar ikincil bir transeksiyon yapılabilir. İkincisi, C2SH sonrası 3. günde, hayvanlar anestezi uygulanırken öpneik iDIAm EMG'nin devam eden yokluğu doğrulanmalıdır. Şekil 4A, yaralanma sonrası 3. günde anestezi altında öpneik iDIAm EMG aktivitesinin devam etmemesi ile belirlenen başarılı bir C2SH örneğini göstermektedir. Şekil 4B, anestezi uygulanmamış uyanık koşullar altında aynı hayvanda DIAm EMG aktivitesini göstermekte ve yaralanma öncesi taban çizgisine kıyasla iDIAm aktivitesinin azaldığını - ancak yokluğunu - vurgulamaktadır. Özellikle, cDIAm EMG aktivitesi hem uyanık hem de anestezik koşullarda artar. 3. Gündeki anestezi kayıtları, ilk C2SH'nin başarılı olduğunu doğrulamaktadır, ancak uyanık hayvanlarda kantitatif analizler yapılmalıdır. Uyanık hayvanlarda, C2SH sonrası 3. gündeki DIAm EMG aktivitesi, iyileşme için başlangıç noktasını temsil eder. Şekil 4B, uyanık sıçanlarda iDIAm EMG aktivitesinin 3. günde azaldığını, ancak yok olmadığını göstermektedir.

Bazı durumlarda, C2SH'ye öpneik iDIAm EMG aktivitesinin tamamen kesilmesi eşlik etmez (Şekil 5A). Yetersiz bir C2SH, bu makalede özetlenen yaklaşımı kullanan tüm vakaların %5'inden daha azında ortaya çıkar; bununla birlikte,C2SH'nin başarısını doğrulamak için her sıçan üzerinde C2SH sonrası 3. günde DIAm EMG aktivitesinin bir değerlendirmesinin yapılması esastır. Şekil 5A,C2SH'nin 3. güne kadar öpneik iDIAm EMG aktivitesini ortadan kaldırmada yetersiz olduğu, yaralanma sonrası 3. günde bir sıçandan alınan DIAm EMG aktivitesinin bir örneğini göstermektedir. C2SH'nin etkinliğinin doğrulanmasının, hayvan anestezi uygulanırken gerçekleştirildiğine dikkat etmek önemlidir. Devam eden eupneik EMG aktivitesi, inen ipsilateral bulbospinal yolun en azından bir kısmının korunduğunu ve bu da sonuçların yorumlanmasını zorlaştırabileceğini düşündürmektedir. Şekil 5B, uyanık sıçanlarda iDIAm EMG aktivitesinin 3. günde azaldığını, ancak yok olmadığını göstermektedir. Bununla birlikte, ipsilateral azalan girdilerin korunması, başlangıçtaki açığı azaltabilir.

figure-results-1
Şekil 1: Kavramsal çerçeve. Rostral ventral solunum grubu (rVRG), servikal omurilikteki (C3-C,5) frenik motor nöronlara azalan girdiler gönderir. Bu inen aksonların çoğu ipsilateral frenik motor nöron havuzunu innerve eder, ancak küçük bir kısmı kontralateral motor nöron havuzunu aktive etmek için orta hattı geçer. C2 SH'denhemen sonra, rVRG'den ipsilateral frenik motor nöron havuzuna inen girişler bozulur. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

figure-results-2
Şekil 2: TemsiliC2SH ve DIAm EMG aktivitesi. (A) Sıçan omuriliği ve önemli yapıların etiketlendiği tran bölgesinin (kırmızı gölgeli) enine görünümü gösterilmiştir. Spinal lezyon, dorsal kökün girdiği noktanın hemen altına bir diseksiyon bıçağı sokularak ve yaklaşık orta hatta (gölgeli yarı saydam kırmızı alan) kesilerek gerçekleştirilir. Lateral ve ventral funiküllerdeki ana motor yolların kopmasına, ancak dorsal funiküllerin korunmasına dikkat edin. (B) İpsilateral motor nöron aktivitesinin susturulmasını gösteren uzunlamasına görünüm, tatmin edici bir lezyonun (C) gerçek zamanlı olarak doğrulanması için kullanılan ham EMG izlerini tamamlar. Omurilik lezyonlandıkça, eupneik iDIAm EMG aktivitesi durur, bu da frenik motor nöronlara ipsilateral girdilerin koptuğunu düşündürür; bu arada, cDIAm EMG gösterildiği gibi aktivitesini hemen arttırır. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

figure-results-3
Şekil 3: Elektrot üretimi. DIAm EMG elektrotlarının üretim süreci gösterilmektedir. Temel işlem, uygun uzunlukta bir telin ölçülmesini ve kesilmesini (Adım 1), bir ankraj düğümünün bağlanmasını ve elektrotu açığa çıkarmak için yalıtımın sıyırılmasını (Adım 2), tele 25 gauge iğnenin takılmasını (Adım 3 ve 4), iğneyi cerrahi dikiş iğnesine benzer bir eğrilik vermek için bükmeyi (Adım 5), ve EMG kaydı için amplifikatöre bağlanacak telin bir kısmını açığa çıkarmak için yalıtımın sıyrılması (Adım 6). Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

figure-results-4
Şekil 4: Başarılı spinal hemiseksiyon. (A) DIAm EMG aktivitesi, anestezi uygulanmış bir sıçandaC2SH'denönce ve yaralanma sonrası 3. günde gösterilir. Bu sıçanda yaralanma sonrası 3. günde öpneik iDIAm EMG aktivitesine dair bir kanıt yoktur, bu da ilkC2SH'ninbaşarılı olduğunu gösterir. Yaralanma öncesi duruma kıyasla cDIAm EMG aktivitesindeki telafi edici artışa ve solunum hızındaki artışa dikkat edin. (B) DIAm EMG aktivitesi, C2SH'den sonraki 3. günde anestezi uygulanmamış uyanık koşullar altında aynı sıçanda gösterilir. Tamamen susturulmamış olsa da iDIAm EMG aktivitesinin azaldığına dair açık kanıtlar vardır. Yaralanma öncesi duruma kıyasla cDIAm EMG aktivitesindeki telafi edici artışa ve solunum hızındaki artışa dikkat edin. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

figure-results-5
Şekil 5: Başarısız spinal hemiseksiyon. (A) DIAm EMG aktivitesi, anestezi uygulanmış bir sıçandaC2SH'denönce ve yaralanma sonrası 3. günde gösterilmiştir. Bu sıçanda, eupneik iDIAm EMG aktivitesi yaralanma sonrası 3. günde devam etti ve bu da ilkC2SH'nin yetersiz olduğunu gösterdi. Buna göre, bu sıçan fonksiyonel iyileşmenin daha ileri analizlerinden çıkarıldı. Başarısız bir C2SH'ye rağmen cDIAm EMG aktivitesindeki telafi edici artışa, ancak solunum hızında minimal artışa dikkat edin. (B) DIAm EMG aktivitesi, C2SH sonrası 3. günde anestezi uygulanmamış uyanık koşullar altında aynı çalışmada gösterilir. iDIAm EMG'nin azaldığına, cDIAm EMG aktivitesinin arttığına ve solunum hızında hafif bir artış olduğuna dair kanıtlar vardır. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Tartışma

C2 spinal hemiseksiyon
Bu makalede anlatılan prosedür, dorsal fünikülleri korurken lateral ve ventral fünikülleri kesen bir C2 spinal lezyonunun doğrulanması olarak hizmet eden DIAm EMG aktivitesinin değerlendirmelerini vurgulamaktadır (Şekil 2A). Önerilen cerrahi yaklaşımın iki büyük faydası vardır. İlk olarak, sıçanlarda ambulatuvar fonksiyonu koruyan dorsal fünikülleri korurken, frenik motor nöronlara ipsilateral girdileri hala keser. İkinci olarak, DIAm EMG'yi izleyerek, hayvanlar anestezi altındayken başlangıçta ameliyat sırasında öpneik iDIAm EMG aktivitesini ortadan kaldırmada C2 lezyonunun etkinliğini doğrulayabiliriz. Yaralanmadan sonraki 3. günde, hayvanlar uyuşturulurken, eupneik iDIAm EMG aktivitesinin gerçekten susturulmaya devam ettiğini doğrularız. Daha önce, frenik motor nöronlar üzerindeki rVRG uyarıcı girdilerinin ve frenik motor nöronlardaki NMDA reseptör ekspresyonunun yaralanmadan 3 ila 7 gün sonra azaldığı ve hem glutamaterjik sinaptik girdinin hem de NMDA reseptör ekspresyonunun yaralanmadan 7 gün sonra zamanla arttığı gösterilmiştir 33,42. Bu veriler, C2 lezyonu 10,13,29,30,33'ün histolojik doğrulaması ile birleştiğinde, yaralanma sonrası 3. günde anestezi altında devam eden hareketsizliğin, ilk C2SH'nin etkinliği hakkında bilgi sağladığını göstermektedir. Birden fazla yıl içinde yapılan çalışmalarda, C2SH'den 14 gün sonra anestezi altında% 30 -% 40 arasında nispeten stabil spontan iyileşme oranları görülmüştür 18,19,20,29,31,43, C 2SH'nin başarısını doğrulamak için bu yöntemin tekrarlanabilir ve güvenilir olduğunu düşündürmektedir.

C2SH prosedürü birkaç kritik adımı içerir. Daha da önemlisi, burada önerilen C2SH modeli dorsal fünikülleri korur ve böylece ekstremite motor eksikliklerine yol açmaz. Dorsal fünikülleri içeren tam C2 spinal hemiseksiyon modellerinde, ekstremite motor defisitleri önemli ölçüde daha fazladır 3,4,5,6,7,37. Bu nedenle, C2SH modelinin (Şekil 2A) ek bir yararı, anestezi uygulanmış C2 lezyonlu sıçanlarda öpneik iDIAm EMG aktivitesinin susturulmasına ek olarak, sıçanların ambulasyon ve diğer fonksiyonlar açısından fonksiyonel olarak sahte laminektomi sıçanlarına benzer olmasıdır. Buna göre, genellikle kendilerini besleyebilir ve tımar edebilirler, bu da bakım yükünü azaltırken DIAm nöromotor kontrolü ve solunumsal nöroplastisite çalışmalarına izin verir. C2 modelinin uygun şekilde uygulanmasını sağlamak için, aşırı lezyondan kaçınmak için büyük özen gösterilmelidir. Diseksiyon bıçağını sırt kökünün omuriliğe girdiği yerin hemen altına sokmak ve ventral kısmı idareli bir şekilde kesmek, her ikisi de yardımcı kurallardır. Amaç, eupneik iDIAm EMG aktivitesinin durmasını sağlamaktır; Bu, gerekirse birden fazla küçük kesikle yapılabilir. Gerçekten de, C2SH'yi takip eden haftada, hayvanlar yürüymekte ve yiyecek peletlerine ulaşmakta zorluk çekiyorsa, omurilikte aşırı hasar olup olmadığı anlaşılacaktır.

Elektrot yerleştirme ve EMG kayıtları
Kronik DIAm EMG elektrotlarının diğer yaklaşımlara göre birçok belirgin faydası vardır. Elektrotlar, C2SH prosedüründen birkaç gün önce implante edilebilir (ve edilmelidir), bu da iyileşme için yeterli zaman sağlar ve aynı cerrahi seans sırasında laparotomi ve C2SH gerektirmez. Bu önemlidir, çünkü laparotominin DIAm35,36'nın inhibisyonuna neden olduğu iyi kabul edilmektedir. Kronik DIAm elektrotlarının implante edilmesiyle, daha önceki çalışmalarda gerçekleştirilen tekrarlanan laparotomilere de gerek yoktur10,13; her seansta elektrotlar DIAm'a yerleştirilmediği için pnömotoraks riski de azalır. Bununla birlikte, elektrot yerleştirmenin bir sonucu olarak potansiyel olarak ciddi birkaç advers olay meydana gelebilir. Pnömotoraks riski, tekrarlanan elektrot yerleştirmelerinden kaçınılarak azaltılsa da, tamamen ortadan kaldırılmaz ve gerçekten de pnömotoraks ortaya çıkabilir ve bu da ani ölüme veya uzun süreli sorunlara neden olabilir. Bu riski azaltmak için, DIAm'dan geçirilen iğnenin DIAm'ın üst yüzeyini delmemesini sağlamak en iyi uygulamadır. Ek olarak, elektrot tellerini manipüle ederken DIAm'a zarar verebilecek keskin forseps kullanmaktan kaçının. Bazen, sıçanlar dikişleri karınlarında çiğneyebilir ve kendi cihazlarına bırakılırsa potansiyel olarak bağırsaklarını çıkarabilirler. Bu tür davranışları erken tespit etmek için sıçanlar elektrot yerleştirildikten sonra düzenli aralıklarla gözlemlenmelidir. Bazı durumlarda, dikişlerdeki hasarı onarmak için fareleri uyuşturmak mümkün olabilir. Bununla birlikte, ameliyat sırasında ve sonrasında yeterli ağrı kesici sağlayarak ve ameliyat sırasında steril alanın kırılmamasını sağlayarak bu tür davranışların hafifletilmesi en iyisidir. Aşırı durumlarda, dikişlerini tekrar tekrar çıkaran farelere ötenazi yapmak gerekebilir.

EMG sinyallerinin kaydedilmesi ve analizi, bu çalışmanın ana odak noktası değildir ve her laboratuvarda bulunan belirli ekipman ve yazılıma büyük ölçüde bağımlıdır. Ekipman bilgileri Malzeme Tablosunda sağlanmış olsa da, EMG aktivitesini yükseltmek ve kaydetmek için çok çeşitli donanım seçenekleri mevcuttur ve özellikler, her laboratuvar için bir özellik, kullanılabilirlik ve satın alınabilirlik karışımına bağlı olacaktır. Bununla birlikte, EMG kaydetmenin belirtilmesi gereken bazı genel ilkeleri vardır. Potansiyel bir sorun, implante edilmiş elektrotların hareketi veya tahribatıdır, bu da DIAm EMG'nin kantitatif değerlendirmelerini sınırlayabilir. Elektrotlar DIAm'dan çıkmışsa veya sıçanlar dışlanmış telleri tüketmeyi veya başka bir şekilde zarar vermeyi başarmışsa, EMG aktivitesini kaydetmek mümkün olmayabilir veya gürültü seviyesi değişebilir. Bu, elektrotların DIAm'a sıkıca sabitlendiğini ve DIAm elektrot yerleştirme ameliyatı sırasında bunlardan yüksek sinyal-gürültü oranına (SNR) sahip bir sinyalin kaydedilebileceğini doğrulayarak önlenebilir. Ek olarak, dorsum üzerinde yüksek elektrot tellerinin dışsallaştırılması ve sıçanların elektrot tellerine erişemeyeceği şekilde fazla telin kesilmesi, kronik elektrotların başarısı için elverişlidir. Harici kablolara alternatif olarak, kafa kapakları37 veya telemetri 44,45 makul seçenekler olabilir. Her iki yaklaşım da uyanık hayvanlarda kayıtları daha kolay elde edebilir, ancak uygulanması, çok telli telleri basitçe dışsallaştırmaktan biraz daha zor olabilir. Yakındaki tüm elektronik kaynaklar potansiyel olarak gürültü kaynağı olabilir. Aktif kayıtlar yapılırken tüm ekipmanların uygun şekilde topraklanması, blendajlı kabloların kullanılması ve farelere dokunulmaması çok önemlidir. Kayıt sırasında elektronik ısı yastıklarının kapatılmasına ek olarak, düşük gürültülü kayıtlar elde etmek için ışıklar, yakındaki ekipman, elektrikle çalışan ameliyat masaları ve bu tür diğer cihazların geçici olarak kapatılması gerekebilir. Çevresel etkileri en aza indirmek için, DIAm EMG kayıtları için açık olması gerekmeyen elektronik ekipman kapatılmalıdır. Mümkün olduğunda, kayıtlar elektriksel olarak korunan bir odada yapılmalıdır. Zamanla, DIAm EMG elektrotlarının etrafındaki doku skarlaşması ve fibroz, elektrotun iletkenliğini azaltarak SNR'yi azaltabilir. Ek olarak, duruştaki küçük değişiklikler bile DIAm EMG sinyali üzerinde büyük etkilere sahip olabilir; bu nedenle, bu potansiyel olarak karmaşık sorunları en aza indirmek için, DIAm EMG, kayıt seansları boyunca sıçanlar aynı duruşta kaydedilmelidir.

Dikkat edilmesi gereken bir diğer önemli nokta da filtreleme ve örnekleme ayarlarıdır. Elektrot tipi (yani, kas içi ve özofagus/yüzey), bir sinyalin frekans içeriğinin ve sonuç olarak bunun için uygun yüksek ve alçak geçiren filtrelerin belirlenmesi söz konusu olduğunda son derece önemlidir. Yüzey / özofagus ÇAPI EMG46 için en uygun filtreleri belirlemek için büyük çaba harcanmıştır. Sıçan DIAm'ında benzer çalışmalar yapılmamıştır, ancak daha önce, sıçanlarda kronik intramüsküler elektrotlar kullanılarak kaydedilen DIAm EMG'nin frekans içeriğinin tamamının 1000 Hz'nin altında olduğunu ve sentroid frekansının 300 Hz civarında olduğunu etkili bir şekilde gösterdik47. İnsanlarda hem yüzey hem de kas içi elektrotlar yoluyla elde edilen biceps brachialis EMG'nin güç spektrumunun ortalama ve medyan frekanslarının doğrudan karşılaştırıldığında, Christensen ve ark.48, intramüsküler elektrotlar için hem ortalama hem de medyan frekansların yüzey elektrotlarına kıyasla yaklaşık 3 kat daha yüksek olduğunu bulmuşlardır. DIAm'da araştırmacılar, bipolar özofagus elektrotları 49,50,51,52,53,54 kullanıldığında yaklaşık 100 Hz'lik sentroid frekansları bildirmişlerdir, bu da daha önce kas içi elektrotlar için belirlenen 300 Hz'nin Christensen ve ark. tarafından gösterilen aynı eğilimle yaklaşık olarak eşleştiğini düşündürmektedir.48. Buna rağmen, kemirgen modellerinde intramüsküler DIAm EMG'yi kullanan çok sayıda yayınlanmış çalışma, yüksek geçiren filtrelerini 300 Hz'eyerleştirmiştir 4,37,55,56 ve hatta bazıları 500 Hz'e kadar çıkmıştır 57. Böyle bir filtreleme yaklaşımının, DIAm EMG sinyalinin genliğini en az yarı yarıya önemli ölçüde azaltacağı tartışmasızdır. Çok daha az tahribatlı bir yaklaşım öneriyoruz: (1) EKG güç spektrumunun çoğunluğu 100 Hz'in altında olduğu için 100 Hz'de yüksek geçişli filtreleme ve DIAm EMG güç spektrumunun nispeten azı 100 Hz'nin altında51,52 ve (2) daha sonra kalan EKG'yi dalga formuyla eşleşen dalga formuile çıkarmak 58. Bu nedenle, çoğu çalışma için DIAm EMG için uygun filtreler, verilerdeki tüm ilgili özellikleri yakalamak için en az 2000 Hz'lik bir örnekleme frekansı ile 100 Hz ile 1000 Hz arasında ayarlanabilir. DIAm EMG'nin ayrıntılı analizleri daha sonra öncekiraporlarda yayınlanan teknikler kullanılarak yapılabilir 40,41,47,58.

Uyanık ve anestezi uygulanmış hayvanlar
Özellikle, bazı çalışmalarda cSCI'ninC2SH modellerinin eupneik iDIAm EMG 23,37'nin tam inaktivitesine yol açmadığı vurgulanmıştır. Bir anlamda, bu şaşırtıcı değildir, çünkü daha önce "atılım" aktivitesinin daha yüksek sürüş gerektiren davranışlar sırasında meydana geldiği belirtilmiştir (örneğin, derin nefesler ve hava yolu tıkanıklığına tepki)4,7,29,42. Bu veriler, C2SH modelini gerçek bir sürekli hareketsizlik modeli olarak düşünmenin muhtemelen uygun olmadığını göstermektedir. Gerçekten de, uyanık hayvanlarda, eupneik iDIAm EMG aktivitesinin tam bir C2SH37'den dört gün sonra mevcut olması için yeterince yüksek olduğu görülmektedir, ancak yaralanma sonrası bir günde tutarlı bir şekilde mevcut değildir23. Tüm vakalarda, anestezi, önceki raporlarda23,38 vurgulandığı ve Şekil 4 ve Şekil 5'te gösterildiği gibi, üst servikal spinal hemiseksiyon sonrası iDIAm aktivitesini baskılar. Bu makalede önerilen korunmuş dorsal füniküllü C2SH ile uyanık sıçanlarda DIAm EMG aktivitesi hakkında yayınlanmış veri yoktur (Şekil 2A). Gelecekteki çalışmalar, bu C2SH modeli ile uyanık hayvanlarda DIAm EMG aktivitesinin zaman seyrinin ayrıntılı bir karakterizasyonunu sağlamalıdır. Bununla birlikte, omuriliğin başlangıçta lezyonlandığı/kesildiği deneysel koşulları taklit etmek için anestezi altında yaralanma sonrası 3. günde eupneik iDIAm inaktivitesinin devam etmediğinin doğrulanması hala ihtiyatlıdır. Yaralanma sonrası 3. günde uyanık hayvanlarda eupneik iDIAm EMG aktivitesi mevcut olduğunda, yarım doz anesteziklerin bile genellikle eupneik iDIAm EMG aktivitesinin tamamen durmasına yol açacağı belirtilmektedir. Bu dozlarla hayvanlar sakin ve sakindir. C2SH sırasında ve yaralanma sonrası 3. günde eupneik iDIAm EMG aktivitesinin susturulmasının doğrulanmasına ek olarak, C2SH 9,29,59 bölgesinin ve kapsamının histolojik doğrulamasını gerçekleştirmek için terminal deneyden sonra omuriliğin çıkarılması önerilir. Yaralanmanın histolojik olarak doğrulanması - susturulmuş öpneik iDIAm EMG aktivitesinin fonksiyonel doğrulaması ile birleştirildiğinde - başarılı birC2SH için güçlü kanıtlar sağlar.

Bu makalede, sıçanlarda cSCI'ninC2SH'si, yaralanma sonrası 3. günde anestezi altında susturma ile birlikte eupneik iDIAm EMG aktivitesinin hemen susturulmasına yol açmaktadır. Bu makalede önerilen C2SH modelinde dorsal fünikülün korunması nedeniyle, ekstremite motor fonksiyonu korunur ve böylece hedef dışı etkilerden kaçınılır. Bu, yüksek servikal bir lezyonun DIAm nöromotor kontrolü üzerindeki etkilerinin, aksi takdirde nispeten sağlıklı olan sıçanlarda gerçekleştirilmesine izin verir, böylece araştırmacılar için minimum bakım yükü ekler. Yaralanma sonrası 3. günde anestezi altında inaktivitenin doğrulanması, öpneik iDIAm EMG'nin sonraki iyileşme derecesini değerlendirmek için net bir temel oluşturulmasını sağlar. Bu yaklaşım, sıçanlarda bir C2SH gerçekleştirmek için titiz, güvenilir ve tekrarlanabilir bir yöntem sağlar. Bu model, solunumsal nöroplastisitenin zaman seyrinin ve potansiyel terapötik stratejilerle kesişiminin anlaşılmasını büyük ölçüde geliştirme potansiyeline sahiptir.

Açıklamalar

Yazarların beyan edebilecekleri herhangi bir çıkar çatışması yoktur.

Teşekkürler

Yazarlar, NIH finansman kaynağını (NIH R01HL146114) kabul eder.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
25 G İğneKardinal Sağlık1188825100Covidien Monoject Hipdermik Standart İğneler: 25 G x 1" (0,508 mm x 2,5 cm) A
3-0 Vicryl Menekşe ÖrgülüEthiconJ774D3-0 Sütür
Adson-Kahverengi ForsepsGüzel Bilim Araçları11627-12Uç Şekli: Düz, Uçlar: Köpekbalığı Dişleri, Uç Genişliği: 1.4mm, Uç Boyutları: 2 x 1.4 m, Alaşım / Malzeme: Paslanmaz Çelik, Uzunluk: 12 cm
Bowman TarzıKafes Braintree ScientificPOR-530Ağırlık aralığı: 250 ila 750 g; Maksimum uzunluk: 9" (228 mm); Temel ünite .5" (123 mm) mücevherli akrilikten imal edilmiştir.
Castroviejo İğne TutucuGüzel Bilim Araçları12565-14Uç Şekli: Düz, Uç Genişliği: 1,5 mm, Sıkıştırma Uzunluğu: 10 mm, Kilit: Evet, Makas: Hayır, Alaşım / Malzeme: Paslanmaz Çelik, Uzunluk: 14 cm, Tırtıklı:
Evet, Özellik: Tungsten Karbür
Klips Kurşun 1m TP KorumalıBiopac Systems, IncLEAD110SEMG
Veri Toplama YazılımıLabChart LabChart7.3.8Çok kanallı kayıtlar ve gerçek zamanlı değerlendirmeler için veri kaydı, görselleştirme ve analiz yazılımı
Veri Analiz Yazılımı - Matlab 2023bMathworks, Inc.Sürüm 23.2Post hoc analiz için genel amaçlı programlama dili
Diseksiyon BıçağıGüzel Bilim Araçları10056-12Kesici Kenar: 4 mm, Kalınlık: 0,5 mm, Alaşım / Malzeme: Paslanmaz Çelik, Uzunluk: 12,5 cm, Bıçak Şekli: Açılı 30°
Dumont #3 ForsepsGüzel Bilim Araçları11293-00Stil: # 3, Uç Şekli: Düz, İpuçları: Standart, Uç Boyutları: 0.17 x 0.1 mm, Uzunluk: 12 cm, Alaşım / Malzeme: Dumostar
Elektromiyogram AmplifikatörBiopac Systems, IncEMG100CEMG amplifikatörü
Friedman RongeurGüzel Bilim Araçları16000-14Uç Şekli: Kavisli, Fincan Boyutu: 2.5mm, Alaşım / Malzeme: Paslanmaz Çelik, Uzunluk: 13cm, Eklem Eylemi: Tek
Friedman-Pearson RongeursGüzel Bilim Araçları16021-14Alaşım / Malzeme: Paslanmaz Çelik, Uzunluk: 14cm, Eklem Eylemi: Tek, Fincan Boyutu: 1mm, Uç Şekli: Kavisli
İzole GüçKaynağı Modülü Biopac Systems, IncIPS100CBiopac Systems, Inc.'in MP serisi Veri Toplama Sisteminden bağımsız 100 serisi amplifikatör modüllerini çalıştırır
Kelly HemostatsGüzel Bilim Araçları13019-14İpuçları: Tırtıklı, Uç Genişliği: 1.5mm, Sıkıştırma Uzunluğu: 22mm, Alaşım / Malzeme: Paslanmaz Çelik, Uzunluk: 14cm, Uç Şekli: Kavisli
Bıçak KüretV. MuellerVM101-4414Uç: Keskin, Uç Çapı: 2 mm
Mikro Diseksiyon Makası BiyomedikalAraştırma Aletleri, Inc.11-2420Uzunluk: 4 ", Açı: Düz, Bıçak Uzunluğu: 23 mm
Çok telli paslanmaz çelik telCooner Wire, Inc.631AWG 40 OLARAK; Toplam çap: 0,011 mm (yalıtımlı), 0,008 mm (yalıtımsız).
PowerLab 8/35ADInstrumentsPL3508Veri toplama sistemi
Neşter Bıçağı #11Güzel Bilim Araçları10011-00Bıçak Şekli: Açılı, Kesici Kenar: 20 mm, Kalınlık: 0,4 mm, Alaşım / Malzeme: Karbon Çelik
Neşter Sapı #3Güzel Bilim Araçları10003-12Alaşım / Malzeme: Paslanmaz Çelik, Uzunluk: 12 cm
Sprague Dawley RatInotivSipariş kodu: 002Sprague Dawley soylu sıçanlar (dişi ve erkek)
Cerrahi MikroskopOlympusSZ61Cerrahi mikroskop 
Sütür Kesme MakasıGeorge Tiemann & Co.110-1250SBAlaşım / Malzeme: Paslanmaz Çelik, Uç Şekli: Düz, Uçlar: Keskin / Künt, Uzunluk: 4.5 "
Vannas Yaylı MakasGüzel Bilim Araçları15000-08Uçlar: Keskin, Kesici Kenar: 2,5 mm, Uç Çapı: 0,05 mm, Uzunluk: 8 cm, Alaşım / Malzeme: Paslanmaz Çelik, Tırtıklı: Hayır, Uç Şekli: Düz
Weitlaner EkartörCodman50-5647Çatallar: 2 x 3 Künt, Uzunluk: 4.5"
için korumalı kurşun teller

Kaynaklar

  1. Center, N. S. C. I. S. Spinal cord injury model systems 2022 annual report - complete public version. Center, N. S. C. I. S. , University of Alabama at Birmingham. (2023).
  2. Punjani, N., Deska-Gauthier, D., Hachem, L. D., Abramian, M., Fehlings, M. G. Neuroplasticity and regeneration after spinal cord injury. N Am Spine Soc J. 15, 100235(2023).
  3. El-Bohy, A. A., Goshgarian, H. G. The use of single phrenic axon recordings to assess diaphragm recovery after cervical spinal cord injury. Exp Neurol. 156 (1), 172-179 (1999).
  4. Fuller, D. D., et al. Modest spontaneous recovery of ventilation following chronic high cervical hemisection in rats. Exp Neurol. 211 (1), 97-106 (2008).
  5. Fuller, D. D., et al. Graded unilateral cervical spinal cord injury and respiratory motor recovery. Respir Physiol Neurobiol. 165 (2-3), 245-253 (2009).
  6. Golder, F. J., et al. Respiratory motor recovery after unilateral spinal cord injury: Eliminating crossed phrenic activity decreases tidal volume and increases contralateral respiratory motor output. J Neurosci. 23 (6), 2494-2501 (2003).
  7. Golder, F. J., Reier, P. J., Davenport, P. W., Bolser, D. C. Cervical spinal cord injury alters the pattern of breathing in anesthetized rats. J Appl Physiol. 91 (6), 2451-2458 (2001).
  8. Goshgarian, H. G. The role of cervical afferent nerve fiber inhibition of the crossed phrenic phenomenon. Exp Neurol. 72 (1), 211-225 (1981).
  9. Keomani, E., et al. A murine model of cervical spinal cord injury to study post-lesional respiratory neuroplasticity. J Vis Exp. (87), e51235(2014).
  10. Miyata, H., Zhan, W. Z., Prakash, Y. S., Sieck, G. C. Myoneural interactions affect diaphragm muscle adaptations to inactivity. J Appl Physiol. 79 (5), 1640-1649 (1995).
  11. Moreno, D. E., Yu, X. J., Goshgarian, H. G. Identification of the axon pathways which mediate functional recovery of a paralyzed hemidiaphragm following spinal cord hemisection in the adult rat. Exp Neurol. 116 (3), 219-228 (1992).
  12. Porter, W. T. The path of the respiratory impulse from the bulb to the phrenic nuclei. J Physiol. 17 (6), 455-485 (1895).
  13. Zhan, W. Z., Miyata, H., Prakash, Y. S., Sieck, G. C. Metabolic and phenotypic adaptations of diaphragm muscle fibers with inactivation. J Appl Physiol. 82 (4), 1145-1153 (1997).
  14. Smith, J. C., Ellenberger, H. H., Ballanyi, K., Richter, D. W., Feldman, J. L. Pre-botzinger complex: A brainstem region that may generate respiratory rhythm in mammals. Science. 254 (5032), 726-729 (1991).
  15. Vinit, S., Gauthier, P., Stamegna, J. C., Kastner, A. High cervical lateral spinal cord injury results in long-term ipsilateral hemidiaphragm paralysis. J Neurotrauma. 23 (7), 1137-1146 (2006).
  16. Warren, P. M., et al. Rapid and robust restoration of breathing long after spinal cord injury. Nat Commun. 9 (1), 4843(2018).
  17. Fogarty, M. J., Dasgupta, D., Khurram, O. U., Sieck, G. C. Chemogenetic inhibition of TrkB signalling reduces phrenic motor neuron survival and size. Mol Cell Neurosci. 125, 103847(2023).
  18. Gransee, H. M., Zhan, W. Z., Sieck, G. C., Mantilla, C. B. Targeted delivery of TrkB receptor to phrenic motoneurons enhances functional recovery of rhythmic phrenic activity after cervical spinal hemisection. PLoS One. 8 (5), e64755(2013).
  19. Gransee, H. M., Zhan, W. Z., Sieck, G. C., Mantilla, C. B. Localized delivery of brain-derived neurotrophic factor-expressing mesenchymal stem cells enhances functional recovery following cervical spinal cord injury. J Neurotrauma. 32 (3), 185-193 (2015).
  20. Mantilla, C. B., Greising, S. M., Stowe, J. M., Zhan, W. Z., Sieck, G. C. TrkB kinase activity is critical for recovery of respiratory function after cervical spinal cord hemisection. Exp Neurol. 261, 190-195 (2014).
  21. Sieck, G. C., Gransee, H. M., Zhan, W. Z., Mantilla, C. B. Acute intrathecal BDNF enhances functional recovery after cervical spinal cord injury in rats. J Neurophysiol. 125 (6), 2158-2165 (2021).
  22. Fuller, D. D., Golder, F. J., Olson, E. B., Mitchell, G. S. Recovery of phrenic activity and ventilation after cervical spinal hemisection in rats. J Appl Physiol. 100 (3), 800-806 (2006).
  23. Bezdudnaya, T., Hormigo, K. M., Marchenko, V., Lane, M. A. Spontaneous respiratory plasticity following unilateral high cervical spinal cord injury in behaving rats. Exp Neurol. 305, 56-65 (2018).
  24. Basso, D. M., Beattie, M. S., Bresnahan, J. C. A sensitive and reliable locomotor rating scale for open field testing in rats. J Neurotrauma. 12 (1), 1-21 (1995).
  25. Cloud, B. A., et al. Hemisection spinal cord injury in rat: The value of intraoperative somatosensory evoked potential monitoring. J Neurosci Methods. 211 (2), 179-184 (2012).
  26. Hurd, C., Weishaupt, N., Fouad, K. Anatomical correlates of recovery in single pellet reaching in spinal cord injured rats. Exp Neurol. 247, 605-614 (2013).
  27. Fouad, K., Hurd, C., Magnuson, D. S. Functional testing in animal models of spinal cord injury: Not as straight forward as one would think. Front Integr Neurosci. 7, 85(2013).
  28. Fouad, K., Popovich, P. G., Kopp, M. A., Schwab, J. M. The neuroanatomical-functional paradox in spinal cord injury. Nat Rev Neurol. 17 (1), 53-62 (2021).
  29. Fogarty, M. J., et al. Novel regenerative drug, SPG302 promotes functional recovery of diaphragm muscle activity after cervical spinal cord injury. J Physiol. 601 (12), 2513-2532 (2023).
  30. Prakash, Y. S., Miyata, H., Zhan, W. Z., Sieck, G. C. Inactivity-induced remodeling of neuromuscular junctions in rat diaphragmatic muscle. Muscle Nerve. 22 (3), 307-319 (1999).
  31. Sieck, G. C., Mantilla, C. B. Role of neurotrophins in recovery of phrenic motor function following spinal cord injury. Respir Physiol Neurobiol. 169 (2), 218-225 (2009).
  32. Brown, A. D., et al. Mitochondrial adaptations to inactivity in diaphragm muscle fibers. J Appl Physiol. 133 (1), 191-204 (2022).
  33. Rana, S., Zhan, W. Z., Mantilla, C. B., Sieck, G. C. Disproportionate loss of excitatory inputs to smaller phrenic motor neurons following cervical spinal hemisection. J Physiol. 598 (20), 4693-4711 (2020).
  34. Mantilla, C. B., Rowley, K. L., Zhan, W. Z., Fahim, M. A., Sieck, G. C. Synaptic vesicle pools at diaphragm neuromuscular junctions vary with motoneuron soma, not axon terminal, inactivity. Neuroscience. 146 (1), 178-189 (2007).
  35. Ford, G. T., Whitelaw, W. A., Rosenal, T. W., Cruse, P. J., Guenter, C. A. Diaphragm function after upper abdominal surgery in humans. Am Rev Respir Dis. 127 (4), 431-436 (1983).
  36. Road, J. D., Burgess, K. R., Whitelaw, W. A., Ford, G. T. Diaphragm function and respiratory response after upper abdominal surgery in dogs. J Appl Physiol Respir Environ Exerc Physiol. 57 (2), 576-582 (1984).
  37. Rana, S., Sunshine, M. D., Greer, J. J., Fuller, D. D. Ampakines stimulate diaphragm activity after spinal cord injury. J Neurotrauma. 38 (24), 3467-3482 (2021).
  38. Ghali, M. G., Marchenko, V. Dynamic changes in phrenic motor output following high cervical hemisection in the decerebrate rat. Exp Neurol. 271, 379-389 (2015).
  39. Ditunno, J. F., Little, J. W., Tessler, A., Burns, A. S. Spinal shock revisited: A four-phase model. Spinal Cord. 42 (7), 383-395 (2004).
  40. Khurram, O. U., Gransee, H. M., Sieck, G. C., Mantilla, C. B. Automated evaluation of respiratory signals to provide insight into respiratory drive. Respir Physiol Neurobiol. 300, 103872(2022).
  41. Khurram, O. U., Mantilla, C. B., Sieck, G. C. Neuromotor control of spontaneous quiet breathing in awake rats evaluated by assessments of diaphragm emg stationarity. J Neurophysiol. 130 (5), 1344-1357 (2023).
  42. Rana, S., Zhan, W. Z., Sieck, G. C., Mantilla, C. B. Cervical spinal hemisection alters phrenic motor neuron glutamatergic mRNA receptor expression. Exp Neurol. 353, 114030(2022).
  43. Mantilla, C. B., Greising, S. M., Zhan, W. Z., Seven, Y. B., Sieck, G. C. Prolonged c2 spinal hemisection-induced inactivity reduces diaphragm muscle specific force with modest, selective atrophy of type IIx and/or IIb fibers. J Appl Physiol. 114 (3), 380-386 (2013).
  44. Jensen, V. N., Romer, S. H., Turner, S. M., Crone, S. A. Repeated measurement of respiratory muscle activity and ventilation in mouse models of neuromuscular disease. J Vis Exp. (122), e55599(2017).
  45. Navarrete-Opazo, A., Mitchell, G. S. Recruitment and plasticity in diaphragm, intercostal, and abdominal muscles in unanesthetized rats. J Appl Physiol. 117 (2), 180-188 (2014).
  46. Redfern, M., Hughes, R., Chaffin, D. High-pass filtering to remove electrocardiographic interference from torso emg recordings. Clin Biomech. 8 (1), Bristol, Avon. 44-48 (1993).
  47. Seven, Y. B., Mantilla, C. B., Zhan, W. Z., Sieck, G. C. Non-stationarity and power spectral shifts in emg activity reflect motor unit recruitment in rat diaphragm muscle. Respir Physiol Neurobiol. 185 (2), 400-409 (2013).
  48. Christensen, H., Sogaard, K., Jensen, B. R., Finsen, L., Sjogaard, G. Intramuscular and surface emg power spectrum from dynamic and static contractions. J Electromyogr Kinesiol. 5 (1), 27-36 (1995).
  49. Belman, M. J., Sieck, G. C. The ventilatory muscles. Fatigue, endurance and training. Chest. 82 (6), 761-766 (1982).
  50. Belman, M. J., Sieck, G. C., Mazar, A. Aminophylline and its influence on ventilatory endurance in humans. Am Rev Respir Dis. 131 (2), 226-229 (1985).
  51. Levine, S., Gillen, J., Weiser, P., Gillen, M., Kwatny, E. Description and validation of an ecg removal procedure for emgdi power spectrum analysis. J Appl Physiol. 60 (3), 1073-1081 (1986).
  52. Schweitzer, T. W., Fitzgerald, J. W., Bowden, J. A., Lynne-Davies, P. Spectral analysis of human inspiratory diaphragmatic electromyograms. J Appl Physiol Respir Environ Exerc Physiol. 46 (1), 152-165 (1979).
  53. Sharp, J. T. The respiratory muscles in emphysema. Clin Chest Med. 4 (3), 421-432 (1983).
  54. Sinderby, C., Spahija, J., Beck, J. Changes in respiratory effort sensation over time are linked to the frequency content of diaphragm electrical activity. Am J Respir Crit Care Med. 163 (4), 905-910 (2001).
  55. Dougherty, B. J., et al. Recovery of inspiratory intercostal muscle activity following high cervical hemisection. Respir Physiol Neurobiol. 183 (3), 186-192 (2012).
  56. Lane, M. A., et al. Respiratory function following bilateral mid-cervical contusion injury in the adult rat. Exp Neurol. 235 (1), 197-210 (2012).
  57. Burns, D. P., Murphy, K. H., Lucking, E. F., O'halloran, K. D. Inspiratory pressure-generating capacity is preserved during ventilatory and non-ventilatory behaviours in young dystrophic mdx mice despite profound diaphragm muscle weakness. J Physiol. 597 (3), 831-848 (2019).
  58. Dow, D. E., Mantilla, C. B., Zhan, W. Z., Sieck, G. C. EMG-based detection of inspiration in the rat diaphragm muscle. Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. 2006, 1204-1207 (2006).
  59. Rana, S., Sieck, G. C., Mantilla, C. B. Diaphragm electromyographic activity following unilateral midcervical contusion injury in rats. J Neurophysiol. 117 (2), 545-555 (2017).

Yeniden basım ve izinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste

İzin iste

Etiketler

Servikal Spinal Kord YaralanmasDiyafram EMG KaydUnilateral C2 HemiseksiyonuDiyafram Motor KontrolSolunumsal N roplastisitepsilateral Diyafram AktivitesiKontralateral Diyafram AktivitesiBDNF TrkB Sinyal iletimiUyan k S an ModeliElektromiyografik Analiz

İlgili makaleler