Sıçan Spinal Dorsal Boynuzunda Kardiyak Kilitli Nöronal Yanıtlar Üzerine Somatik Stimülasyonun Kodlama Profillerinin İncelenmesi
May 23rd, 2025
Kardiyak kilitli spinal dorsal boynuz nöronlarının kardiyak fonksiyon kaydı ve analizinin yanı sıra spinal çok kanallı hücre dışı kayıt için bir protokol tanımladık. Bu yöntem, akupunkturun neden olduğu torasik viseral fonksiyonel değişikliklerin altında yatan omurga mekanizmalarını incelemek için zamansal olarak senkronize bir çerçeve sunar.
Araştırmam, torasik spinal stabilize MEA EKG protokolü aracılığıyla kardiyovasküler regülasyonun akupunktur spinal nöromodülasyon etkilerini çözerek, SDHN dinamikleri gibi bir parçacığı işlemek ve analiz etmek için milisaniyeler sağlar.
Mevcut deneysel zorluklar, nöro tehditleri önlemek için güvenilir torasik spinal stabilizasyonun sağlanmasını içerir. Nöro stabilite için başlatma protokollerini optimize etmenin yanı sıra milisaniye düzeyinde MEA EKG senkronizasyonunu sağlamak.
[Yun Liu] Protokolümüz, nöral aktiviteyi ve kardiyak fonksiyonları aynı anda izlemek için genel bir yaklaşım sağladı ve elektrokardiyogramların ve mikro elektrotların kayıtlarını birleştirerek, kalsiyum görüntülemeye göre düşük zamansal çözünürlüğün üstesinden gelerek sildi.
Sonuçlarımız, kardiyak yerleşimli spinal nöronların MI'nın ilerlemesini sağlayıp sağlamadığı ve akupunktur noktasına özgü akupunktur modülasyonunun miyokard enfarktüsü için terapötik faydalar sağlayıp sağlamadığının araştırılmasını desteklemektedir.
[Ekran Okuyucusu] Başlamak için, tamamen kuru olduğunu doğrulamak için Y şeklindeki bir kanülü inceleyin. Yaylı makas kullanarak, anestezi uygulanmış bir sıçanın trakeasında enine bir kesi yapın. Kanülü trakeal açıklığa yerleştirin. Hava sızıntısını ve kazara ekstübasyonu önlemek için trakeal kanülü üç sıfır emilmeyen sütürle sabitleyin. Ardından, farenin derisine üç elektrot yerleştirin. Pozitif elektrodu sol alt ekstremiteye, toprak elektrodu sağ alt ekstremite ve negatif elektrodu sağ üst ekstremite yerleştirin. Fareyi sırtüstü pozisyona getirin. Cildi dezenfekte ettikten sonra, timusu ortaya çıkarmak için bir torakotomi yapın. Daha sonra perikardda küçük bir açıklık açmak için bir cam diseksiyon iğnesinin ucunu kullanın. Şimdi distal ucunda birkaç küçük delik bulunan bir silikon kateteri insizyondan perikardın içine bir ila iki santimetre yerleştirin. Kateteri BioGlue ile göğüs duvarı dokusuna sabitleyin. Ardından, bir hertz'lik bir stimülasyon parametresi kullanarak PC altı akupunktur noktasında manuel akupunktur gerçekleştirin. Akupunktur iğnelerini PC'ye yaklaşık üç milimetre derinlikte altı accupoint yerleştirin. İkinci torasik omurların dikenli süreçlerini ortaya çıkarmak için baş kelepçesine ve uzun boyun kaslarının düz kısmına bağlanan kasları çıkarın. Daha sonra vertebral kemeri T2'den T6'ya çıkarmak için semispinalis ve spinalis kaslarını yerinden çıkarın. Rongeurs kullanarak, T3 omuriliğini ortaya çıkarmak için T3 omurlarının dikenli sürecini çıkarın. Torasik omur fiksasyonu için, T2 ve T6'nın eklem süreçlerini sabitlemek için özel bir spinal kelepçe kullanın. Hidrasyonu korumak için çevredeki kasları tuzlu suyla nemlendirin. Şimdi elektrot dizisini stereotaktik bir aletin mikro manipülatörüne takın. Dorsal medyan sulkus yoluyla omuriliğin T3 dorsal boynuzuna dikey olarak yerleştirin. Ardından referans elektrodu sırt kasına yerleştirin. Stimülasyon için, bradikinin çözeltisi ile birden fazla deliğe sahip bir silikon katetere bağlı bir mikro şırınga yükleyin. Çözeltiden dört mikrolitre enjekte edin ve kardiyak nosiseptif stimülasyonu indükleyin. Enjeksiyondan sonraki 30 dakika içinde T3 omurilik dorsal boynuzundaki kalp atış hızı ve nöronal deşarj değişikliklerini gözlemleyin. Kaydedilen nöral verileri .ns6 biçiminde içe aktarmak için yazılımı başlatın. .ns6 dosyasını programa sürükleyip bırakın. Dosyayı seçin ve farklı kaydet'e tıklayın, ardından standartlaştırılmış spike train verileri oluşturmak için sonraki .nex5 biçimini seçin. Dönüştürülen .nex5 dosyalarını sınıflandırma yazılımına alın. Sinyalleri filtrelemek ve kategorilere ayırmak için ilgili kodu yürütün. Ardından, ani dalga biçimlerini, temel gürültüden artı veya eksi üç standart sapma olarak ayarlanmış eşik parametreleriyle dalga biçimi özelliklerine ve temel bileşen analizine göre sıralayın. MATLAB'ı başlatarak kardiyak kilitli spinal dorsal boynuz nöronlarını analiz edin. Deneysel parametreleri tanımlayın. Yürütmek için çalıştır'a tıklayın. Kanal 19'dan kaydedilen nöronlar, simetrik bir korelasyon paterni ve PCA'da sıkı bir şekilde kümelenmiş dalga formu grupları ile yoğun ritmik spike trenleri gösterdi. Kanal 11'deki nöronlar, her biri benzersiz otomatik korelasyon özelliklerine ve PCA dalga formu kümelerine sahip üç farklı ateşleme profiline ayrılır. EKG ile ritmik olarak ateşlenen Kanal 17 C ve 21 A'daki kardiyak kilitli nöronlar başlangıçta dalgalardır, ancak bradikinin bu modeli bozdu ve P ve Q dalgaları arasında yeni başak kümeleri oluşturdu. MAPC6, dalga kilitli ateşlememizi geri getirdi, ancak bu ritmiklik MAPC6'dan sonra tekrar azaldı. Bradykininin, uyarılmış nöronların oranını keskin bir şekilde arttırırken, MAPC6 bu yanıtı azalttı. Tersine, inhibitör nöron oranları bradikinin ile düştü, ancak MAPC6'dan sonra iyileşti. Chan21a, başlangıçta EKG P dalgası ile senkronize olarak ateşlendi, bradikinin ardından P ve Q dalgaları arasında kümelendi ve MAPC6'yı takiben P dalgasına yeniden kilitlendi.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
Genel Bakış
Bu çalışma, kardiyak-kilitli spinal dorsal horn nöronlarını analiz etmek için kardiyak fonksiyon değerlendirmesi ile birlikte spinal çok kanallı ekstrasellüler kaydın yeni bir protokolü tanımlamaktadır. Bu senkronize çerçeve, akupunktur ile ilişkili torasik viseral fonksiyonel değişikliklerin etkilediği spinal mekanizmaları keşfetmek için önemlidir.
Çalışmanın Temel Bileşenleri
Bilim Alanı
- Nörobilim
- Kardiyak fizyoloji
- Akupunktur araştırması
Arka Plan
- Omuriliğin ve kardiyak regülasyonun arasındaki ilişki karmaşıktır ve tam olarak anlaşılmamıştır.
- Akupunktur, kardiyovasküler tepkiler üzerinde etkisi olan bu spinal mekanizmaları modüle edebilir.
- Mevcut yöntemler, nöral ve kardiyak aktiviteleri aynı anda izlemede zamansal çözünürlükten yoksundur.
Çalışmanın Amacı
- Spinal ve kardiyak aktivitelerin etkileşimlerini daha iyi anlamak için gerçek zamanlı izleme yöntemi geliştirmek.
- Belirli akupunktur noktalarının kardiyovasküler durumlar için terapötik faydalar sağlayıp sağlamadığını değerlendirmek.
Kullanılan Yöntemler
- Çalışmada, spinal çok kanallı ekstrasellüler kayıt sistemi ile birlikte elektrokardiyogram izlemesi kullanılmıştır.
- Deney fareleri, torasik spinal bölgeleri stabilize etmek için bir dizi cerrahi işleme tabi tutulmuştur.
- Kardiyak nosiseptif stimülasyon için bir bradikinin enjeksiyonu yapılmış ve kayıtların senkronizasyonu titiz bir şekilde sürdürülmüştür.
Ana Bulgular
- Spinal dorsal horndaki nöronlar, EKG dalgaları ile ilişkili çeşitli spike kodlama paternleri göstermiştir.
- Bradikinin, nöronal ateşlenme paternlerini önemli ölçüde değiştirmiş ve kardiyak ilgili spinal nöronların nosiseptif uyaranlara dinamik olarak yanıt verdiğini göstermektedir.
- Bulgular, akupunkturun spinal nöronal aktivitenin modülasyonu yoluyla kardiyovasküler sonuçları nasıl etkileyebileceğine dair potansiyel bir mekanizma göstermiştir.
Sonuçlar
- Bu protokol, sinirsel ve kardiyak fonksiyon izlemenin eş zamanlı olarak yapılmasını sağlayarak, kardiyovasküler bozukluklar üzerine araştırmalara yeni yollar açmaktadır.
- Çalışma, akupunkturun spinal nöron aktivitesi üzerindeki etkileri yoluyla miyokard enfarktüsü için terapötik bir strateji olarak kullanılabileceği potansiyelini vurgulamaktadır.
- Daha fazla araştırma, temel mekanizmaları ve kalp ile ilgili durumlar için terapötik etkileri aydınlatabilir.
Sıkça Sorulan Sorular
Executive Industry Relevance
Simultaneous monitoring of cardiac-locked neuronal responses in the thoracic spinal dorsal horn enables mechanistic de-risking of neuromodulation strategies for cardiovascular indications. This protocol advances predictive confidence in target validation by integrating high-temporal-resolution neural and cardiac data, supporting translational continuity from discovery to preclinical research. The approach is strategically positioned to inform portfolio decisions on neuromodulatory interventions for cardiac dysfunction.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables interrogation of somatocardiac reflex pathways relevant to cardiovascular disease mechanisms.
- Supports functional target validation by linking neuronal firing patterns to cardiac events.
- Facilitates mechanistic de-risking for neuromodulation-based therapeutic hypotheses.
Screening & Assay Development
- Establishes a validated system for synchronized neural and cardiac electrophysiological recording.
- Provides quantitative, reproducible outputs for evaluating neuromodulatory interventions.
- Enables assay standardization for downstream compound or device screening targeting spinal-cardiac circuits.
Translational & Preclinical Research
- Aligns preclinical models with disease-relevant cardiac and neural biomarkers.
- Supports continuity from mechanistic discovery to preclinical validation of neuromodulation strategies.
- Informs risk-adjusted advancement of candidates targeting spinal-cardiac integration.
Pipeline & Workflow Integration
This protocol bridges early discovery and preclinical validation by enabling synchronized analysis of neural and cardiac responses to somatic stimulation in vivo.
- Discovery Biology: Provides a platform for hypothesis testing of spinal-cardiac regulatory mechanisms.
- Screening: Delivers reproducible, quantitative neural and cardiac readouts for candidate evaluation.
- Analytics: Supports statistical comparison of neuronal firing distributions and cardiac event synchronization.
- Translational Research: Aligns with biomarker-driven preclinical models for cardiovascular neuromodulation.
- Enterprise Reuse: Offers a reusable workflow for cross-program mechanistic studies of somatic and visceral integration.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in neuromodulation targets for cardiac regulation.
- Operational Value: Standardizes high-resolution neural and cardiac data acquisition for reproducibility.
- Strategic Value: Enables informed go/no-go decisions for neuromodulatory portfolio assets.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization of candidates with validated mechanistic links to cardiac outcomes.
Implementation Considerations
- Requires expertise in in vivo electrophysiology and thoracic spinal surgery.
- Demands specialized instrumentation for microelectrode array and ECG synchronization.
- Necessitates rigorous cross-team standardization of data acquisition and analysis protocols.
- Adaptation to other model systems may require protocol optimization for anatomical and physiological differences.
- Stable thoracic fixation and consistent neural-cardiac synchronization are critical for data integrity.
