호프만 반사(H-반사)에 기초한 경직의 임상 평가와 말초 신경의 전기 자극을 사용하는 것은 확립된 방법입니다. 여기에서 우리는 마우스 앞발에서 H-반사 정량화를 위한 말단 및 직접적인 신경 자극을 위한 프로토콜을 제공합니다.
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이 논문에서
요약
초록
스트레치 반사에 대한 전기적 유사체인 호프만 반사(H-반사)는 척수 손상이나 뇌졸중과 같은 부상 후 신경 회로의 무결성에 대한 전기생리학적 검증을 가능하게 합니다. 비자발적 근육 수축, 병리학적으로 증가된 스트레치 반사 및 해당 근육의 긴장항진과 같은 증상과 함께 H-반사 반응의 증가는 뇌졸중 후 경직(PSS)의 지표입니다.
다소 신경에 특이적이지 않은 경피적 측정과 달리, 여기에서는 앞발의 척골 및 정중 신경에서 직접 H-반사를 정량화하는 프로토콜을 제시하며, 이는 약간의 수정으로 뒷발의 경골 및 좌골 신경에 적용할 수 있습니다. 직접적인 자극과 다양한 신경에 대한 적응을 기반으로 하는 이 방법은 경직 관련 질병 모델에서 전기생리학적 변화를 검증하는 신뢰할 수 있고 다재다능한 도구를 나타냅니다.
서론
생리학자 Paul Hoffmann의 이름을 딴 Hoffmann 반사(H-반사)는 동일한 근육에서 발생하고 동일한 근육으로 이어지는 감각 및 운동 뉴런의 축삭을 운반하는 말초 신경의 전기 자극에 의해 유발될 수 있습니다. 이것은 단시냅스 스트레치 반사의 전기적으로 유도된 유사체이며 동일한 경로1을 공유합니다. 근육 스트레칭과 달리 H-반사는 전기 자극으로 인해 발생합니다. 말초 신경이 낮은 전류 강도에서 전기적으로 자극될 때, Ia 구심성 섬유는 일반적으로 큰 축삭 직경2로 인해 먼저 탈분극됩니다. 이들의 활동 전위는 척수의 알파 운동 뉴런(αMN)을 자극하고, 이는 차례로 αMN 축삭을 따라 근육으로 이동하는 활동 전위를 유도합니다(그림 1). 이 캐스케이드는 소위 H-파에 반영된 작은 진폭으로 근육 반응을 생성합니다. 자극 강도를 점진적으로 증가시킴으로써, H- 파의 진폭은 추가 운동 유닛의 모집으로 인해 증가한다. 특정 자극 강도에서 αMN의 더 얇은 축삭의 활동 전위가 직접 유도되며, 이는 M파로 기록됩니다. 이 M파는 H파보다 대기 시간이 짧습니다(그림 2). 자극 강도가 더 증가하면 더 많은 ....
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프로토콜
모든 실험은 유럽 및 국가 동물 보호법과 제도적 지침에 따라 수행되었으며 Landesamt für Natur-, Umwelt-, und Verbraucherschutz North Rhine-Westphalia(Az: 81-02.04.2019.A309)의 승인을 받았습니다. 이 프로토콜은 성인 마우스(약 8-16주령 C57Bl/6J 마우스) 및 앞다리 기록에 최적화되어 있습니다. 뒷다리의 각 신경을 자극하고 뒷발 근육을 기록하여 쉽게 적응할 수 있습니다(그림 1B). 기록 및 자극 전극에 대한 설명은 재료 표에 추가됩니다. 프로토콜은 터미널 측정에만 사용됩니다.
1. 준비
- 동물의 체중을 측정 하고 i.p . 케타민(100mg/kg)과 자일라진(10mg/kg)의 혼합물을 주입합니다.
- 수술 내성에 도달할 때까지 마우스를 보온 상자에 보관하십시오. 마우스가 진정되고 호흡이 안정되고 반사 신경이 없을 때까지 몇 분 정도 기다리십시오. 발가락 핀치에 대한 반응 부족을 측정하여 마취 깊이를 확인하십시오.
- 마우스를 뒤로 돌리고 가열 패드에 놓습니다(직장 온도 프로브를 사용한 ....
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결과
자극 빈도 및 발당 n = 15개의 자극 시도에서 분석을 위해 최소 n = 10개의 성공적인 기록을 선택합니다. 측정 오류(예: M파 누락)가 있는 시험은 분석에서 제외됩니다. 각 시행을 개별적으로 분석하고 나중에 그룹/시간 비교를 위한 평균을 생성합니다. M파와 H파의 자극과 출현 사이의 잠복기는 각 시도에 대해 기록됩니다. 우리의 경험에 따르면 M파는 척수를 통과하는 더 긴 통과 시간으로 인해 자극 후 약 2ms, H파는 6-8ms 후에 발생합니다(그림 1A 및 그림 2B). M파와 H파의 진폭을 피크 대 피크로 측정합니다.
척수 손상 또는 뇌졸중에서 발생하는 생리학적 변화를 평가하기 위해 H파와 M파 진폭 사이의 비율(H/M 비율, 그림 2)은 예를 들어 진폭 차이에 반영되는 실험적 변동성에 덜 취약합니다. 따라서 .......
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토론
마우스(6)에서 이전에 기술된 경피적 H-반사 측정과 대조적으로, 본 발명자들은 보다 직접적이고 신경-특이적인 측정을 제공한다. 이 새로운 접근법은 전지 및 뒷다리의 신경(예: 각각 정중, 척골 및 요골 신경, 경골 및 좌골 신경)에 적용할 수 있으며, 이 방법을 많은 질병 모델(예: 뇌졸중, 다발성 경화증, 근위축성 측삭 경화증, 외상성 뇌 손상 및 척수 손상)에 대한 진단 도구로 적용할 수 있습니다. 선택한 신경에 따라 자극 강도의 함수로 H-파의 진폭을 검증하는 것이 좋습니다. 진폭은 신경 직경과 운동 뉴런 흥분성 및 전기 접촉으로 인해 달라질 수 있습니다. H/M 비율과 RDD를 측정함으로써 바늘의 위치와 같은 실험적 영향을 줄일 수 있어 얻은 값의 신뢰성을 크게 높일 수 있습니다.
여기에 제시된 프로토콜의 주요 한계는 종단 측정이 불가능한 터미널 애플리케이션입니다. 또한 몇 가지 방법론적 세부 사항을 고려해야 합니다. 최소한의 .......
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공개 사항
저자는 경쟁하는 재정적 이익을 선언하지 않습니다.
감사의 글
저자는 MG가 그의 연구실을 방문하는 동안 Dalhousie University의 T. Akay의 지원에 감사드립니다. 이 작업은 Friebe Foundation(T0498/28960/16) 및 Deutsche Forschungsgemeinschaft(DFG, 독일 연구 재단) - Project-ID 431549029 - SFB 1451의 자금 지원으로 지원되었습니다.
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재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 흡수성 언더 패드 | VWR | 115-0684 | |
| AD 컨버터 | Cambridge Electronic Design, 영국 | CED 1401micro | |
| 증폭기 | 워크샵 동물원 연구소, UoC | - | |
| 디지털 자극기 | 워크샵 동물원 연구소, UoC | MS 501 | |
| EMG 전극 | 워크샵 동물원 연구소, UoC | 두 개의 꼬인 절연 구리선(50 µ m 외경)을 수 플러그에 납땜하고 차동 증폭기에 연결했습니다. | |
| 눈 연고 | Bayer | Bepanthen | |
| 유리 피펫 | 워크샵 동물학 연구소, UoC | - | 분젠 버너의 불꽃에서 간단한 유리 고리로 구부러진 유리 피펫을 준비합니다. |
| 가열 상자 | MediHeat | MediHeat V1200 | |
| 가열 패드 | WPI | 61840 가열 패드 | |
| 후크 전극 | 워크샵 동물학 연구소, UoC | - | 전극을 생산하려면 스테인리스 스틸 미니어처 핀을 한쪽 끝의 후크로 구부리고 무딘 캐뉼러스에 삽입하여 직접적인 기계적 접촉을 만듭니다. 캐뉼라의 끝을 자극 또는 녹음 장치에 연결된 구리선(길이 약 50cm)에 납땜합니다. |
| 케타민 | 화이자 | 케타벳 | |
| 직장 프로브 | WPI | RET-3 | |
| 자극기 격리 장치 | 워크샵 동물원 연구소, UoC | MI 401 | |
| 살균기 | CellPoint Scientific | Germinator 500 | 수술 장비의 일상적인 수술 전후 소독은 열 살균으로 이루어져야 합니다. 가열된 유리 구슬 욕조에서 15초 동안 기구의 오염을 제거하십시오(260° C)를 참조하십시오. |
| 온도 조절기 | WPI | ATC200 | |
| Vaseline | |||
| Bayer | Rompun |
참고문헌
- Palmieri, R. M., Ingersoll, C. D., Hoffman, M. A. The Hoffmann reflex: methodologic considerations and applications for use in sports medicine and athletic training research. Journal of Athletic Training. 39 (3), 268-277 (2004).
- Henneman, E., Somjen, G., Carpenter, D. O.
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재인쇄 및 허가
