Registrazione simultanea intracellulare di un motoneuroni lombare e la forza prodotta dal suo gruppo motore nel topo adulto<em> In vivo</em
Summary
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.
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.
Protocol
Representative Results
Discussion
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 sopr…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
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.
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 |
References
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