Questo nuovo metodo permette la registrazione simultanea intracellulare di una motoneuron singolo topo adulto e la misura della forza prodotta dalle sue fibre muscolari. L'indagine combinato delle proprietà elettriche e meccaniche delle unità motorie negli animali normali e geneticamente modificato è una svolta per lo studio del sistema neuromuscolare.
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Articolo metodologico
Registrazione simultanea intracellulare di un motoneuroni lombare e la forza prodotta dal suo gruppo motore nel topo adulto
In questo articolo
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Sommario
Abstract
Il motoneurone spinale è da tempo un sistema di buon modello per studiare la funzione neurale perché è un neurone del sistema nervoso centrale con le proprietà uniche di (1) avente obiettivi facilmente identificabili (le fibre muscolari) e quindi con una funzione molto noto (per controllare contrazione muscolare), (2) essendo il bersaglio convergente di molte reti spinali e discendente, da cui il nome di "definitiva percorso comune", e (3) avente una grande soma che rende possibile penetrare con taglienti elettrodi intracellulari . Inoltre, quando studiata in vivo, è possibile registrare simultaneamente l'attività elettrica dei motoneuroni e la forza sviluppata dal loro obiettivi muscolari. Esecuzione di registrazioni intracellulari di motoneuroni in vivo quindi mettere il sperimentatore nella posizione unica di poter studiare, allo stesso tempo, tutti i comparti del "gruppo motore" (il nome dato al motoneurone, il suo assone, ele fibre muscolari che innerva 1): gli ingressi che influiscono sul motoneurone, le proprietà elettrofisiologiche del motoneurone, e l'impatto di queste proprietà sulla funzione fisiologica dei motoneuroni, cioè la forza prodotta dal suo gruppo motore. Tuttavia, questo approccio è molto impegnativo, perché la preparazione non può essere paralizzato e quindi la stabilità meccanica per la registrazione intracellulare è ridotta. Pertanto, questo tipo di esperimenti è stato conseguito solo nei gatti e nei ratti. Tuttavia, lo studio dei sistemi spinali motore potrebbe fare un salto formidabile se era possibile effettuare esperimenti simili in topi normali e geneticamente modificati.
Per motivi tecnici, lo studio delle reti spinali nei topi è stata perlopiù limitata a neonatale in preparati in vitro, in cui i motoneuroni spinali e le reti sono immaturi, i neuroni motori sono separati dai loro obiettivi, e quando ha studiato a fette, il motoneurons sono separati dalla maggior parte dei loro ingressi. Fino a poco tempo, solo pochi gruppi erano riusciti a effettuare registrazioni intracellulari di motoneuroni in vivo 2-4, compresa la nostra squadra che ha pubblicato un nuovo preparato che ci ha permesso di ottenere le registrazioni molto stabili di motoneuroni in vivo in topi adulti 5,6. Tuttavia, queste registrazioni sono state ottenute in animali paralizzati, cioè senza la possibilità di registrare la forza di uscita di questi motoneuroni. Qui vi presentiamo una estensione di questa preparazione originale in cui siamo stati in grado di ottenere le registrazioni simultanee delle proprietà elettrofisiologiche dei motoneuroni e della forza sviluppata dal loro gruppo motore. Questo è un risultato importante, in quanto consente di identificare i diversi tipi di motoneuroni base al loro profilo di forza, e rivelando così la loro funzione. Accoppiato con modelli genetici disturbare circuito spinale segmentale 7-9, o reproducting umana DiseÃse 10,11, ci aspettiamo che questa tecnica sia uno strumento essenziale per lo studio del sistema motorio spinale.
Protocollo
1. Fase uno
Pre-anestetico farmaci: 10-15 minuti prima dell'induzione dell'anestesia, iniettare atropina (0,20 mg / kg) e methylprenidsolone (0,05 mg) sottocute per prevenire ipersalivazione ed edema, rispettivamente.
2. Fase due
Induzione di anestesia: iniettare sodio pentobarbital (70 mg / kg) o di una miscela di chetamina / xilazina (100 mg / kg e 10 mg / kg, rispettivamente) intra-peritoneale. Lasciate il mouse andare sotto fino a quando non reflex pizzico punta del piede può essere ottenuto. Se l'anestesia sembra troppo leggero, integrare con 1/4 della dose.
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Risultati
La figura 1 mostra come identificare un motoneuron dal gruppo tricipite surale dopo la penetrazione. A bassa intensità di stimolazione, solo una EPSP monosinaptico può osservare (Figura 1A). A maggiore intensità, l'EPSP potrebbe essere sufficiente per attivare un "ortodromica" spike (Figura 1B). A intensità di stimolazione ancora più in alto, un tutto-o-niente antidromica spike appare, con una latenza inferiore al EPSP monosinaptico (Figura 1C).
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Discussione
Il preparato qui descritto è il primo che permette, nel topo adulto, registrazione simultanea intracellulare di una motoneuron lombare e la misura della forza prodotta dalle fibre muscolari innervate dal suo assone.
A causa della piccola dimensione dell'animale, le capacità chirurgici necessari per questa preparazione può essere difficile da acquisire. Tuttavia, una volta che tali capacità sono padronanza, tutta la chirurgia può essere eseguita in tre ore, e gli animali possono sopravviv.......
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Dichiarazioni
Nessun conflitto di interessi dichiarati.
Ringraziamenti
Questo lavoro è stato reso possibile grazie al sostegno finanziario della Fondation pour la Recherche Médicale (FRM), la Compagnia Milton Safenowitz post-dottorato di ricerca per la SLA (ALS Association), NIH Grants NINDS NS05462 e NS034382, e ANR di Grant HyperMND.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Nome del reagente | Azienda | Numero di catalogo | Commenti (opzionale) |
| Atropina solfato | Aguettant | ||
| Methylprenidsolone | Pfizer | Solu-Medrol | |
| Sodio pentobarbitone | Sanofi-Aventis | Pentobarbital | |
| Ketamina | |||
| Xylazina | |||
| Glucosio | |||
| Plasma Expander | Roger Bellon | Plasmagel | |
| Forbici Blunt | FST | 14079-10 | |
| Blunt forbici sottili | FST | 15025-10 | |
| Vannas Primavera Forbici | FST | 15002-08 | |
| Belle pinza dentata | FST | 11370-32 | |
| Belle pinza dentata | FST | 11370-31 | |
| Cunningham Adattatore spinale | Stoelting Co. | ||
| Kwik-Cast sigillante | WPI | # KWIK-CAST | |
| Ventilatore | CWE Inc | SAR-830/AP | |
| Capnografo | CWE Inc | μcapstar | |
| Riscaldamento coperta | Harvard Apparatus | 507221F | |
| Amplificatore intracellulare | Axon Instrumenti | Axoclamp 2B | |
| Pipettare estrattore | Sutter Instruments | P-97 | |
| KCl | Sigma-Aldrich | P9333-500G |
Riferimenti
- Liddel, E. G. T., Sherrington, C. S. Recruitment and some other factors of reflex inhibition. Proc. R. Soc. London. B, 488-518 (1925).
- Huizar, P., Kuno, M., Miyata, Y. Electrophysiological properties of spinal motoneurones of normal and dystrophic mice.....
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Ristampe e permessi
Errata corrige
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 1/04/2013. 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
