हम माउस में मोटर इकाई समारोह के vivo निगरानी में की अनुमति है कि परिष्कृत प्रोटोकॉल प्रस्तुत करते हैं। तकनीक sciatic तंत्रिका द्वारा innervated माउस पिछले अंग की मांसपेशियों में यौगिक मांसपेशियों कार्रवाई क्षमता (CMAP) और मोटर इकाई संख्या अनुमान (mune) को मापने के लिए वर्णित हैं।
Compound muscle action potential (CMAP) and motor unit number estimation (MUNE) are electrophysiological techniques that can be used to monitor the functional status of a motor unit pool in vivo. These measures can provide insight into the normal development and degeneration of the neuromuscular system. These measures have clear translational potential because they are routinely applied in diagnostic and clinical human studies. We present electrophysiological techniques similar to those employed in humans to allow recordings of mouse sciatic nerve function. The CMAP response represents the electrophysiological output from a muscle or group of muscles following supramaximal stimulation of a peripheral nerve. MUNE is an electrophysiological technique that is based on modifications of the CMAP response. MUNE is a calculated value that represents the estimated number of motor neurons or axons (motor control input) supplying the muscle or group of muscles being tested. We present methods for recording CMAP responses from the proximal leg muscles using surface recording electrodes following the stimulation of the sciatic nerve in mice. An incremental MUNE technique is described using submaximal stimuli to determine the average single motor unit potential (SMUP) size. MUNE is calculated by dividing the CMAP amplitude (peak-to-peak) by the SMUP amplitude (peak-to-peak). These electrophysiological techniques allow repeated measures in both neonatal and adult mice in such a manner that facilitates rapid analysis and data collection while reducing the number of animals required for experimental testing. Furthermore, these measures are similar to those recorded in human studies allowing more direct comparisons.
मोटर इकाई संख्या अनुमान (mune) मूल McComas एट अल द्वारा वर्णित किया गया था। तीन दशक से अधिक पहले 1। मूल तकनीक submaximal वेतन वृद्धि प्राप्त करने के लिए उत्तेजना का एक क्रमिक वृद्धि कार्यरत कि यौगिक मांसपेशियों कार्रवाई क्षमता (CMAP) रिकॉर्डिंग तकनीक का एक संशोधन किया गया था। ये वेतन वृद्धि अभिव्यक्त किया है और एक भी मोटर इकाई क्षमता (SMUP) के एक अनुमान के आकार का निर्धारण करने के लिए औसतन थे। इस आकार मोटर इकाइयों की संख्या का अनुमान लगाने के CMAP प्रतिक्रिया में परीक्षण किया जा रहा मांसपेशी innervating विभाजित किया गया था। मूल विवरण के बाद, electrophysiological प्रतिक्रियाओं और वृद्धिशील बल दोनों का उपयोग कर कई रूपों (यांत्रिक) माप मानव अध्ययन और पशु मॉडल 2 दोनों में इस्तेमाल किया गया है। Mune तकनीक Amyotrophic पार्श्व स्केलेरोसिस (ए एल एस) 3, 4 के माउस मॉडल जांच करने के लिए Shefner और उनके सहयोगियों द्वारा संशोधित किया गया था।
वर्तमान वर्णन में, हम विस्तार simplifप्रदर्शन करने के लिए तेजी से कर रहे हैं कि mune तकनीकों का आइईडी संशोधनों। महत्वपूर्ण बात है, CMAP और mune नवजात और वयस्क चूहों 5-8 दोनों में विश्वसनीय उपायों अनुमति देते हैं। अनुभवी व्यक्तियों पशु प्रति 10-20 मिनट में इन उपायों प्रदर्शन कर सकते हैं, और दोहराया उपायों अनुदैर्ध्य डेटा 5 के अधिग्रहण के परमिट जो संभव है। वर्तमान अध्ययन में, हम एक नैदानिक electrodiagnostic प्रणाली को रोजगार। हमारे अनुभव में, नैदानिक electrodiagnostic सिस्टम विवो में electrophysiological डेटा के तेजी से और कुशल को पकड़ने के लिए अनुकूलित कर रहे हैं, फिर भी मानक electrophysiological रिसाव आसानी से इस आवेदन के लिए अनुकूलित किया जा सकता है।
Mune और CMAP अक्सर शोध अध्ययन में है और इस तरह ए एल एस और रीढ़ की हड्डी में पेशी शोष (SMA) के 9, 10 के रूप में neuromuscular बीमारियों के साथ रोगियों की निगरानी में उपयोग चिकित्सकीय प्रासंगिक उपाय कर रहे हैं। उदाहरण के लिए, एसएमए में, CMAP और mune उम्र, गंभीरता और नैदानिक साथ मेल समारोह 10-14 के उपाय। दोनों उपायों कम आक्रामक होते हैं और एक ही व्यक्ति में अनुलंबीय समारोह के मूल्यांकन की अनुमति है। महत्वपूर्ण बात है, इन उपायों cortical मोटर न्यूरॉन्स द्वारा सक्रियण या मोटर इकाई की भर्ती के उपाय नहीं कर सकते, लेकिन वे मोटर न्यूरॉन की अखंडता और अपनी कार्यात्मक समकक्ष, मोटर यूनिट के एक चिकित्सकीय प्रासंगिक मूल्यांकन प्रदान करते हैं।
Neuromuscular रोग के पशु मॉडल मानव रोग के रोगजनक तंत्र को समझने के लिए और संभावित प्रभावी चिकित्सीय एजेंटों के प्रीक्लीनिकल विकास के लिए महत्वपूर्ण हैं। परिणाम उपाय और हो सकता है कि बायोमार्कर अनुवाद करने की क्षमतासुविधाजनक बनाने और मानव क्लिनिकल परीक्षण करने के लिए होनहार प्रीक्लीनिकल निष्कर्षों के अनुवाद की रफ्तार बढ़ सकता प्रजातियों भर में उपयोग किया। कई समूह पहले से माउस मॉडल 2-4, 15-22 में मोटर इकाई समारोह का अनुमान लगाने के electrophysiological और बल (यांत्रिक) माप दोनों का उपयोग किया है। कारण उपायों के रिश्तेदार जटिलता के कारण, हम चूहों में अधिक व्यापक उपयोग और कार्यान्वयन की अनुमति के लिए एक दृश्य प्रारूप में इन तकनीकों को परिष्कृत किया है। वीडियो प्रदर्शन और शिक्षा का प्रारूप, प्रक्रिया का महत्वपूर्ण कदम प्रकाश डाला जाना और संभावित नुकसान को संबोधित करने की अनुमति देता है। मोटर न्यूरॉन रोगों में संभावित उपचारों के preclinical परीक्षण करने के लिए इन तकनीकों के आवेदन मानव रोग के लिए चूहों से ख्यात चिकित्सा के अनुवाद में सुधार हो सकता है।
CMAP और mune प्रतिक्रियाएं प्राप्त करने की प्रक्रिया में कई महत्वपूर्ण कदम उठाए हैं। उचित और लगातार रिकॉर्डिंग इलेक्ट्रोड नियुक्ति और हिंद साथ पर्याप्त इलेक्ट्रोड संपर्कअंग प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य माप आयाम की और पृष्ठभूमि शोर को कम करने के लिए महत्वपूर्ण हैं। इसलिए, पिछले अंग की त्वचा और इलेक्ट्रोड के बीच निकट संपर्क में लगातार पुष्टि की जानी चाहिए। हम सतह इलेक्ट्रोड सुई इलेक्ट्रोड से अधिक सुसंगत CMAP और mune रिकॉर्डिंग का प्रस्ताव है कि मिल गया है। कारण बहुत पतली चमड़े के नीचे के ऊतकों को, सुई रिकॉर्डिंग सतह के छोटे आंदोलनों CMAP आयाम में व्यापक बदलाव हो सकता है। इसके अतिरिक्त, सुई इलेक्ट्रोड के अधिक आक्रामक प्रकृति के कारण संभावित पेशी व्यवधान और चोट करने के लिए नवजात चूहों या अनुदैर्ध्य अध्ययन के लिए इष्टतम नहीं है। एक विशेष पेशी दूसरे के साथ तुलना में कम या ज्यादा शामिल है, और यह एक ए एल एस माउस मॉडल 21 में सूचित किया गया है कि अगर गैर चयनात्मक, सतह इलेक्ट्रोड रिकॉर्डिंग का एक संभावित दोष कम फेनोटाइप संकल्प की संभावना से संबंधित है।
औसत SMUP आकार हासिल CMAP की तुलना में तकनीकी रूप से अधिक चुनौतीपूर्ण है। कारण छोटे respons के लिएपृष्ठभूमि शोर (μV बजाय एम वी की रेंज में) ई आकार और अधिक समस्याग्रस्त हो सकता है। पृष्ठभूमि शोर प्रयोगात्मक स्थापना के पास अन्य बिजली के उपकरण जमीन इलेक्ट्रोड, कैथोड, एनोड समायोजन, और जाँच करके कम किया जा सकता है। आम तौर पर इंट्रासेल्युलर इलेक्ट्रोफिजियोलॉजी अनुप्रयोगों के लिए इस्तेमाल एक फैराडे पिंजरे, जरूरी नहीं है। व्यक्तिगत SMUP प्रतिक्रियाओं का दृश्य दृढ़ संकल्प के अधिग्रहण के लिए सबसे मुश्किल कौशल है और पर्याप्त repeatability के साथ अनुरूप परिणाम के लिए अभ्यास लेता है। यह दर्ज की जा रही है कि SMUPs अधिक से अधिक CMAP प्रतिक्रिया की अवधि के भीतर आरंभ है कि यह सुनिश्चित करने के लिए महत्वपूर्ण है। हम प्रदर्शन करने के लिए और अंतर और अंतर करदाता विश्वसनीयता बढ़ाने के लिए इस प्रक्रिया को और अधिक सरल बनाने के लिए अलग-अलग वृद्धिशील प्रतिक्रियाओं की स्वीकृति के लिए मापदंड को परिभाषित किया है।
वृद्धिशील mune तकनीक का एक संभावित वापसी की वजह से मोटो के प्रत्यावर्तन के लिए कार्यात्मक मोटर इकाइयों की संख्या overestimating की संभावना भी शामिलआर इकाइयों। हम Shefner एट अल करने के लिए इसी तरह की एक तकनीक का इस्तेमाल किया है। कि प्रत्येक प्रतिक्रिया reproducibly इस घटना के 3 के प्रभाव को कम करने के लिए 3 बार की कुल देखा जाना चाहिए।
हमारे अनुभव में, नैदानिक electrodiagnostic सिस्टम की वजह से नियंत्रण के आराम की इजाजत देने में सुधार परीक्षक-electrodiagnostic सिस्टम इंटरफ़ेस ergonomics के लिए यहाँ बताया की पढ़ाई के लिए अनुकूलित कर रहे हैं। हमारी प्रयोगशाला में इस्तेमाल दो चैनल सिस्टम डिजिटल कनवर्टर करने के लिए 24 बिट अनुरूप के साथ एक एम्पलीफायर और चैनल के अनुसार 48 किलो हर्ट्ज का एक नमूना दर का उपयोग कर दो गैर-स्विच्ड एम्पलीफायर चैनलों के साथ सुसज्जित है। हार्डवेयर लाभ 100 एम वी / विभाजन को 10nV से समायोजित किया जा सकता है। कम आवृत्ति फिल्टर 0.2 हर्ट्ज 5 किलो हर्ट्ज से एक सीमा है, और उच्च आवृत्ति फ़िल्टर सेटिंग्स 30 हर्ट्ज -10 किलोहर्ट्ज़ से लेकर। एक निरंतर वर्तमान उत्तेजक (:;: 0.02-1 एमएस अवधि 0-100 मा तीव्रता) का इस्तेमाल किया जाता है। अधिकांश नैदानिक सिस्टम समान उचित विशेषताएं हैं और पर्याप्त रूप से CMAP और mune प्रतिक्रियाओं को रिकॉर्ड करने के लिए समायोजित किया जा सकता है। एdditionally, मानक electrophysiological रिसाव पर्याप्त रूप से CMAP और mune रिकॉर्ड करने के लिए इकट्ठा किया जा सकता है, लेकिन इंटरफ़ेस उत्तेजना समायोजन और CMAP और SMUP प्रतिक्रियाओं की तेजी से पहचान में आसानी के लिए समायोजित करने की आवश्यकता हो सकती है।
हम पहले CMAP की तकनीक का उपयोग किया है और mune वयस्कता से 5 जल्दी प्रसव के बाद की अवधि के दौरान चूहों में पिछले अंग की sciatic innervated पेशी के तेजी से और प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य मूल्यांकन की अनुमति के लिए यहाँ का वर्णन किया। मोटर समारोह के लिए व्यवहार परीक्षण संभव नहीं है या कम विश्वसनीय है जब इन तकनीकों माउस मॉडल में मूल्यांकन की अनुमति। नवजात चूहों के लिए इस तकनीक का आवेदन मोटर इकाई विकास के अध्ययन की सुविधा है और मोटर न्यूरॉन तंत्रिका वितरण और छंटाई के बारे में हमारी समझ का विस्तार करने की क्षमता है। उदाहरण के लिए, हम mune के साथ दर्ज कार्यात्मक मोटर इकाइयों की संख्या पहले दो सप्ताह के दौरान mononeuronal इन्नेर्वतिओन को polyneuronal से छंटाई के दौरान वृद्धि होगी पता चला है किनवजात चूहों 5 में जीवन के एस। इस तकनीक के साथ समय की लंबी अवधि में चूहों का परीक्षण करने की क्षमता परिधीय तंत्रिका चोट, वंशानुगत neuromuscular विकारों और उम्र बढ़ने के लिए मोटर इकाई की प्रतिक्रिया का अध्ययन करने के लिए उधार देता है।
The authors have nothing to disclose.
WDA is supported by grant funding from NIH-NICHD (5K12HD001097-17) and Cure SMA. SJK is supported by grant funding from NINDS (K08NS067282 and U01NS079163).
Pro trimmer Pet Grooming Kit | Oster | 078577-010-003 | clippers for hair removal |
Synergy T2 EMG system | Natus Neurology | Model no longer available | portable electrodiagnostic system |
monopolar needles 28 gauge | Teca | 017K121 | cathode and anode stimulating electrodes |
Alpine Biomed Digital Ring Electrode with twisted wires and 1.5 mm TP connectors. | Alpine Biomed | 9013S0312 | recording electrodes |
Helping Hands alligator clip with iron base | Radio Shack | 64-079 | Maintaining recording electrode placement |
Spectra 360 Electrode Gel | Parker Laboratories | 9013G5012 | applied to reduce skin impedance |
monoject curved tip irrigating syringe | Covidien | 81412012 | utilized for application of electrode gel |
EMG needle cable | Teca | 902-RLC-TP | to connect monopolar electrodes to electrodiagnostic stimulator |
Disposable 2" x 2" Electrode or similar trimmed as needed | Carefusion | 019-415000 | ground electrode |
Small Heating Plate with built-in RTD sensor, 15x10cm | World Precision Instruments | 61830 | warming plate used with animal temperature controller to transmit heat to animal |
Silicone pad for use with ATC2000 | World Precision Instruments | 503573 | conductive removable pad to cover warming plate for easy cleaning |
Animal temperature controller | World Precision Instruments | ATC2000 | low noise animal heating system for maintaining animal temperature |
Veterinarian petroleum-based ophthalmic ointment | Puralube | 26870 | applied during anesthesia to avoid corneal injury |