1. Patientenvorbereitung <ol><li> Die Patienten werden von der Abteilung für Medizinische Onkologie für die Baseline Nervenerregbarkeit Prüfung vor Beginn der Chemotherapie bezeichnet. </li><li> Patient Eignung für Erregbarkeit Tests ermittelt werden. Die Patienten sollten ausgeschlossen, wenn sie eine Geschichte der Grundlinie oder neurophysiologischen Beweise für periphere Neuropathie, erhalten haben, haben vor neurotoxische Chemotherapie oder es irgendwelche Gegenanzeigen für Erregbarkeit Austestung. </li></ol> 2. Axonale Erregbarkeit Procedures <ol><li> Verpflichten sich sensorische und motorische Erregbarkeit Protokolle auf dem mittleren Nerv, mit den semi-automatische, computergesteuerte System QTracS (Institute of Neurology, Queen Square, UK), eine isolierte lineare bipolaren Konstantstrom Stimulator (Digitimer, Welwyn Garden City, UK) und einen Verstärker ( Sapphire IIA, Medelec, UK). </li><li> Bereiten Sie die Oberfläche der Haut am Handgelenk und Unterarm mit einem abrasiven Gel oder Polsters auf die Haut zu reduzierenWiderstand, durch Anlegen eines Alkoholtupfer gefolgt. </li><li> Bereiten Sie die Aufnahme vor Ort für Motor-Aufnahmen mit nicht-polarisierbaren Elektroden auf dem Muskelbauch des M. abductor pollicis brevis und einer Bezugselektrode 4cm distal Verbindung Motor-Aktionspotentiale (CMAPs) aktenkundig. </li><li> Bereiten Sie die Aufnahmeort für die sensorische Aufnahmen - im Ring-Elektroden an den proximalen und distalen Fingergelenke zum Aufzeichnen und Referenzelektroden angeordnet jeweils, um die Verbindung sensorische Aktionspotentiale (CSAPs) aufzunehmen. </li><li> Legen Sie eine elektrochirurgische neutral Erdplatte in der Handfläche, mit leitfähigem Gel. </li><li> Elektrische Störungen in der Aufnahme-Setup sollte so weit wie möglich entfernt werden, mit einem Humbug 50/60 Hz Störgeräuschbeseitiger (Quest Scientific Instruments, North Vancouver, Kanada). </li><li> Anregung der Nervus medianus am Handgelenk. Stimulationsstelle sollte als Ort der niedrigsten Schwellenwert ausgewählt werden, wobei eine repositionierbare bipolaren Elektrode und anschließend eine nicht-polarizable Elektrode. </li><li> Die Anodenelektrode sollte 10 cm proximal von der stimulierenden Elektrode über Knochen platziert werden. </li><li> Überwachung der Temperatur an der Stelle der Stimulation während der Prüfung und sicherzustellen, dass die Temperatur über 32 ° C ist </li></ol> 3. Axonale Erregbarkeit Protokolle <ol><li> Aufzeichnen eines Stimulus-Antwort-Kurve, die durch schrittweise Erhöhung des Reizes, bis die Antwort maximal ist und nicht zu erhöhen, wenn Reizstärke weiter erhöht wird. </li><li> Die Soll-Amplitudenzustand für Schwellennachführung automatisch auf 30% -40% der maximalen Amplitude, die dem Bereich der steilsten Neigung auf der Stimulus-Antwort-Kurve festzulegen. </li><li> Gemäß dem Verfahren der Bostock et al., 1998, Änderungen in Schwellenwert, der erforderlich ist zur Erreichung der Soll-Amplitudenzustand online verfolgt werden. </li><li> Zeichnen Sie mehrere Erregbarkeit Parameter, einschließlich der Schwelle Elektrotonus (TE), Recovery-Zyklus (RC) und Strom-Schwelle (I / V)-Beziehungwie in Kiernan et al., 2000 und Kiernan et al., 2001 beschrieben. </li><li> Threshold Elektrotonus wird anhand 100ms unterschwelligen polarisierende Strömungen, mit polarisierenden aktuellen Satz zu ± 40% der Kontroll-Schwelle (Abb. 1). Die Veränderung der aktuellen Schwelle erforderlich ist, um Ziel-Response Amplitude sowohl nach De-und Hyperpolarisation wird aufgezeichnet aufrecht zu erhalten. Schwelle Elektrotonus enthält eine Einschätzung der Internodalinfrastruktur Leitwerte und Membranpotentials, mit Antworten in der Hyperpolarisation Richtung am Ende des polarisierenden Impuls (90-100 ms) stark mit Membranpotential zugeordnet. </li><li> Die Erholung Zyklus wird unter Verwendung eines gekoppelten Impuls Paradigma (Abb. 2), mit einer anfänglichen supramaximaler Klimaanlage Impulse in unterschiedlichen Abständen von einem Prüf-Reizelementes (von 2,5 ms bis 200 ms) gefolgt. Nach der supramaximaler Stimulus, ist es schwierig, eine nachfolgende Reaktion mit der Bezeichnung &#39;Feuerfestigkeit&#39; zu erzeugen, was die Inaktivierung der spannungsabhängigen gSEKTOREN Na +-Kanäle. Im Anschluss an die Refraktärzeit, tritt eine Periode der Erleichterung, als superexcitability bekannt. </li><li> Strom-Schwelle Beziehung wird anhand polarisierende Ströme von 200 ms, die in Stärke variieren von +50% bis -100% der Schwelle. </li></ol> 4. Beurteilung von Patienten <ol><li> Mit diesen Techniken werden die Patienten sowohl akut als auch längs durch Chemotherapie zur Behandlung beurteilt. Um akute Neurotoxizität beurteilen, kehren für Patienten nach der Chemotherapie Beurteilung innerhalb von 48 Stunden nach der Behandlung erhalten. </li><li> Um chronische Neurotoxizität zu untersuchen, werden Einschätzungen genommen vor der Chemotherapie Infusion in Längsrichtung über Behandlungszyklen verglichen. </li><li> Neben der axonalen Erregbarkeit der Prüfung sollte konventionellen klinischen Einstufungsskalen verwendet, um Chemotherapie-induzierten Neurotoxizität, einschließlich des National Cancer Institute herangezogen werden - Gemeinsame Kriterien für die sensorische Neuropathie Adverse Events Subscale, Gesamt Neuropathie Ergebnis und patient-Ergebnismesszahlen Beurteilung. </li></ol> 5. Analyse und Interpretation <ol><li> Um akute Neurotoxizität zu identifizieren, werden Ergebnisse Pre-und Post-Chemotherapie-Behandlung verglichen. Um die Entwicklung der Längenänderungen in die Funktion der Nerven zu beurteilen, werden Ergebnisse in der Behandlung verglichen. Wichtige Parameter für die Beurteilung sind Feuerfestigkeit, superexcitability, dem Ausmaß der Änderung der Schwellenspannung Schwellenwert Elektrotonus (Hyperpolarisation von 90 bis 100 ms), neben üblichen Parameter wie Spitzenamplitude und Latenz. </li><li> Um die allgemeine Veränderung der Erregbarkeit Parameter über Behandlung zu bewerten, wird ein Verbund Erregbarkeit Punktzahl berechnet. Die Veränderung der drei Parameter - superexcitability, Feuerfestigkeit und Schwelle Elektrotonus (Hyperpolarisation 90-100 ms) - wird von der ersten bis zur endgültigen Behandlungen summiert, um eine allgemeine Marker für Veränderungen zu geben. </li></ol> 6. Repräsentative Ergebnisse Beispiele für Erregbarkeit führt zu einem Patentient mit Oxaliplatin behandelt vorgesehen sind. Unmittelbar nach der Oxaliplatin-Infusion, akute Veränderungen sowohl sensorischen und motorischen Erregbarkeit entwickeln, andeutend die Entwicklung eines funktionellen Na + Ionenkanal 10 -13. Allerdings entwickelt sich signifikante Veränderung der Erregbarkeit mehrere Parameter schrittweise auf Oxaliplatin-Behandlung nur in sensorischer Axone, mit Motor Axone unberührt (Abb. 3), was auf weit verbreitete sensorischer axonaler Schädigung sowie Membranpotenzial ändern. Dieses Muster entspricht der klinischen Ausprägung der Symptome bei chronischer Oxaliplatin-induzierten Neurotoxizität. Veränderungen in der Erregbarkeit sensorischer Axone vorangeht Senkung der Spitze-Amplitude als mit herkömmlichen beurteilt Nervenleitgeschwindigkeit Techniken, und legen nahe, dass axonale Erregbarkeit Techniken können eine empfindliche Analyse-Tool für die frühe Oxaliplatin-induzierten Neurotoxizität bieten. <img alt="1" src="/files/ftp_upload/3439/3439fig1.jpg" /> Abbildung 1. </strong&gt; Schwellenwert Elektrotonus darstellt Wellenformen als Reaktion auf länger Sub-Schwellwert-polarisierenden Strom (100 ms) mit Hyperpolarisation Richtung aufgezeichnet in der unteren Quadranten (blau) und depolarisierende Richtung aufgezeichnet im oberen Quadranten (rot). Unten ist die Reizwellenform angewendet, um die Schwelle Elektrotonus Antwort zu generieren. <img alt="2" src="/files/ftp_upload/3439/3439fig2.jpg" /> Abbildung 2. Recovery-Zyklus der Erregbarkeit, was die charakteristische Abfolge der Erregbarkeit Veränderungen nach Erregungsleitung, mit einer Periode von reduzierten Erregbarkeit (Feuerfestigkeit) von bis zu 3 ms nach einem Stimulus supramaximale, eine Zeit der erhöhten Erregbarkeit (superexcitability) gefolgt Höchststand von 5 -7 ms und anschließend reduziert Erregbarkeit (subexcitability). Die paarweise Puls Paradigma Stimulus-Protokoll ist eingelassen. <img alt="Abbildung 3" src="/files/ftp_upload/3439/3439fig3.jpg" /> FeigeAbbildung 3. Veränderungen in der Erregbarkeit sensorischer Axone Oxaliplatin behandelten Patienten mit Baseline-Aufnahmen in schwarz und Nachbehandlung Aufnahmen in weiß dargestellt, nach 4-6 Monaten der Behandlung mit Oxaliplatin gezeigt. Diese Veränderungen sind vermutlich weit verbreitet axonalen Schädigung und Membranpotential Änderung widerzuspiegeln. Ein Bild der Erregbarkeit Set-up in der Onkologie ist links abgebildet. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/3439/3439fig3large.jpg" target="_blank">Klicken Sie hier für eine größere Ansicht</a> .

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	<li>Hausheer, F. H., Schilsky, R. L., Bain, S., Berghorn, E. J., Lieberman, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diagnosis,+management,+and+evaluation+of+chemotherapy-induced+peripheral+neuropathy.">Diagnosis, management, and evaluation of chemotherapy-induced peripheral neuropathy.</a> Semin. Oncol. 33, 15-49 (2008).</li><li>Park, S. B., Krishnan, A. V., Lin, C. S., Goldstein, D., Friedlander, M., Kiernan, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanisms+underlying+chemotherapy-induced+neurotoxicity+and+the+potential+for+neuroprotective+strategies.">Mechanisms underlying chemotherapy-induced neurotoxicity and the potential for neuroprotective strategies.</a> Curr. Med. Chem. 15, 3081-3094 (2008).</li><li>Park, S. B., Lin, C. S., Krishnan, A. V., Goldstein, D., Friedlander, M. L., Kiernan, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Long-term+Neuropathy+after+Oxaliplatin+Treatment:+Challenging+the+Dictum+of+Reversibility?.">Long-term Neuropathy after Oxaliplatin Treatment: Challenging the Dictum of Reversibility?.</a> The Oncologist. , (2012).</li><li>Postma, T. J., Heimans, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Grading+of+chemotherapy-induced+peripheral+neuropathy.">Grading of chemotherapy-induced peripheral neuropathy.</a> Ann. Oncol. 11, 509-513 (2000).</li><li>Cascinu, S., Catalano, V., Cordella, L., Labianca, R., Giordani, P., Baldelli, A. M., Beretta, G. 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C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oxaliplatin+and+axonal+Na++channel+function+in+vivo.">Oxaliplatin and axonal Na+ channel function in vivo.</a> Clin. Cancer Res. 12, 4481-4484 (2006).</li></ol>

Wir haben nichts zu offenbaren.

Chemotherapie-induzierte Neuropathie ist eine ernste Nebenwirkung der Krebsbehandlung, die Behandlung natürlich beeinflussen können und produzieren langlebige Patienten Behinderung. Es gibt einen Mangel an sensiblen und objektive Beurteilung Maßnahmen gezielt messen Nerven-Dysfunktion bei Chemotherapie behandelten Patienten. Die klinische Entwicklung von axonalen Erregbarkeit Techniken ist nützlich und prädiktiven Informationen für die Beurteilung der Chemotherapie-induzierten Neurotoxizität zur Verfügung gestellt. Durch die Bereitstellung von Informationen über Ionenkanal-Funktion, das Ruhepotential, und axonalen Membran-Funktion, ermöglichen diese Techniken Einblick in die zugrunde liegenden pathophysiologischen Prozessen axonalen Dysfunktion bei Krebspatienten mit Chemotherapie behandelt. Darüber hinaus haben axonalen Erregbarkeit Techniken wurde gezeigt, dass in der klinischen Onkologie Einstellung möglich ist, und ein einzelner Test kann in 5-10 Minuten abgeschlossen sein. Im Oxaliplatin-behandelten Patienten, bieten axonalen Erregbarkeit Technikenein empfindlicher Biomarker, ermöglicht die frühzeitige Identifizierung von Patienten mit einem Risiko von schwerer Neurotoxizität. Im Vergleich zu herkömmlichen Nervenleitgeschwindigkeit Studien, die Oxaliplatin-induzierten Nervenschäden zu identifizieren erst nach axonaler Verlust bereits eingetreten ist, liefern axonalen Erregbarkeit Studien prädiktive Marker von Nervenfunktionsstörungen vor dem Verlust von Axonen. Als solcher kann axonalen Erregbarkeit Studien genutzt werden, um Beurteilung der Funktion der Nerven in den klinischen Studien der potentiellen neuroprotektiven Strategien liefern, objektiv zu bestimmen neuroprotektive Wirksamkeit werden.

<table border="1"><tbody><tr><td> Ausrüstung und Materialien </td><td> Firma </td></tr><tr><td> QTracS Programm </td><td> Digitimer, Institute of Neurology, Queen Square, UK </td></tr><tr><td> DS5 isolierte lineare bipolaren Konstantstrom Stimulator </td><td> Digitimer </td></tr><tr><td> Sapphire IIA Verstärker </td><td> Medelec </td></tr><tr><td> Humbug 50/60 Hz Störgeräuschbeseitiger </td><td> Quest-Scientific Instruments </td></tr><tr><td> Nicht-polarisierbaren Elektroden </td><td> Unomedical </td></tr><tr><td> Elektrochirurgische neutral Erdplatte </td><td> Unomedical </td></tr></tbody></table>

nerve excitability assessment in chemotherapy-induced neurotoxicity

Chemotherapie-induzierte Neurotoxizität ist eine schwerwiegende Folge der Krebsbehandlung, die mit einigen der am häufigsten verwendeten Chemotherapien 1,2 auftritt. Chemotherapie-induzierte periphere Neuropathie produziert Symptome der Taubheit und Parästhesien in den Gliedmaßen und kann zu Schwierigkeiten mit der Feinmotorik und zu Fuß voran, was zu einer Beeinträchtigung der Funktion. Neben der Produktion von beunruhigenden Symptome, kann Chemotherapie-induzierter Neuropathie begrenzen Behandlungserfolg führt zu Reduzierung der Dosis oder vorzeitige Beendigung der Behandlung. Neuropathische Symptome können langfristig bestehen bleiben, so dass dauerhafte Schädigung der Nerven bei Patienten mit einer ansonsten guten Prognose 3. Als Chemotherapie wird öfter als vorbeugende Maßnahme, und die Überlebensraten erhöhen genutzt, wird die Bedeutung des lang anhaltenden und erheblichen Neurotoxizität erhöhen. Es gibt keine etablierte neuroprotektive oder Behandlungsmöglichkeiten und ein Mangel an sensiblen Bewertungsmethoden. ApproprIATE Beurteilung der Neurotoxizität wird entscheidend sein, als prognostischer Faktor und als geeignete Endpunkte für zukünftige Studien neuroprotektive Mittel. Aktuelle Methoden, um die Schwere der Chemotherapie-induzierten Neuropathie beurteilen nutzen Kliniker-basierte Einstufungsskalen die mangelnde Sensibilität demonstriert wurden, zu verändern und zu Inter-Beobachter Objektivität 4. Konventionelle Nervenleitgeschwindigkeit Studien geben Auskunft über Verbindung Aktionspotential Amplitude und Leitgeschwindigkeit, die relativ unspezifisch sind Maßnahmen und liefern keine Einsicht in Ionenkanal-Funktion oder Ruhemembranpotential. Dementsprechend haben frühere Studien gezeigt, dass herkömmliche Nervenleitgeschwindigkeit Studien nicht empfindlich auf frühe Veränderungen in der Chemotherapie-induzierten Neurotoxizität 4-6. Im Vergleich dazu nutzen Nervenerregbarkeit Studien Schwelle Tracking-Techniken, die entwickelt wurden, um Beurteilung der Ionenkanäle, Pumpen und Wärmetauschern in vivo ermöglichen in großen menschlichen myelinisierten Axone7-9. Nervenerregbarkeit Techniken als ein Werkzeug, um die Entwicklung und Schwere der Chemotherapie-induzierten Neurotoxizität 10-13 untersuchen etabliert. Mit einer Anzahl von Parametern Erregbarkeit, können Nervenerregbarkeit Studien zur akuten Neurotoxizität zu bewerten, die sich unmittelbar nach der Infusion und die Entwicklung von chronischen, kumulative Neurotoxizität werden. Nervenerregbarkeit Techniken sind in der Klinik möglich, mit jedem Test benötigt nur 5 -10 Minuten dauern. Nervenerregbarkeit Ausrüstung ist im Handel leicht erhältlich, und ein tragbares System entwickelt worden, so dass Patienten in situ in der Infusion Mittelstellung getestet werden können. Darüber hinaus können diese Techniken für die Verwendung in mehreren Chemotherapien angepasst werden. Bei Patienten mit der Chemotherapie Oxaliplatin, in erster Linie für kolorektalen Krebs verwendet behandelt, bereitzustellen Nervenerregbarkeit Verfahren ein Verfahren zur Identifizierung Patienten einet-Risiko für Neurotoxizität vor der Entstehung von chronischen Neuropathie. Nervenerregbarkeit Studien haben die Entwicklung einer akuten Na +-Ionenkanal in motorische und sensorische Axone 10-13 offenbart. Wichtig ist, waren Patienten, die Veränderungen in der Erregbarkeit zu Beginn der Behandlung zeigten später mit größerer Wahrscheinlichkeit zu entwickeln mittelschwerer bis schwerer Neurotoxizität 11. Doch zwischen den Behandlungsgruppen wurden auffallende Längenänderungen nur in sensorischer Axone, die in der Lage, klinische neurologische Ergebnis in 80% der Patienten waren 10 vorhersagen identifiziert. Diese Veränderungen nachgewiesen ein anderes Muster, um die akut nach Oxaliplatin Infusion, und höchstwahrscheinlich während die Entwicklung einer umfassenden Axonschädigung und Membran Potentialänderung in sensorischen Nerven, die in Längsrichtung entwickelt sich während der Behandlung mit Oxaliplatin 10 zu sehen. Signifikante Veränderungen in der frühen Behandlung, vor einer Reduzierung der konventionellen Maßnahmen der Nervenfunktion entwickelt, was darauf hindeutet, dass die Ex-Zitierfähigkeit Parameter kann einen sensiblen Biomarker.

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Nerve Excitability Assessment in Chemotherapy-induced Neurotoxicity

Diese abstrakte beschreibt eine neue Methode, um die Entwicklung einer Neurotoxizität bei Patienten unter Chemotherapie zu beurteilen. Während herkömmliche Bewertungsmethoden in ihrer Fähigkeit, frühzeitig Veränderungen in der Funktion der Nerven erkennen begrenzt sind, bieten Nervenerregbarkeit Techniken Früherkennung von Patienten mit einem Risiko von schwerer Neurotoxizität und Einblick in die Pathophysiologie.

Nervenerregbarkeit Assessment in Chemotherapie-induzierte Neurotoxizität

Chemotherapy-induced neurotoxicity is a serious consequence of cancer treatment, which occurs with some of the most commonly used chemotherapies1,2. ...

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Research

JoVE Journal

Neuroscience

18.0K Aufrufe.  University of New South Wales. Diese abstrakte beschreibt eine neue Methode, um die Entwicklung einer Neurotoxizität bei Patienten unter Chemotherapie zu beurteilen. Während herkömmliche Bewertungsmethoden in ihrer Fähigkeit, frühzeitig Veränderungen in der Funktion der Nerven erkennen begrenzt sind, bieten Nervenerregbarkeit Techniken Früherkennung von Patienten mit einem Risiko von schwerer Neurotoxizität und Einblick in die Pathophysiologie.

Serie: Nerve Excitability Assessment in Chemotherapy-induced Neurotoxicity

Reproducible Mouse Sciatic Nerve Crush and Subsequent Assessment of Regeneration by Whole Mount Muscle Analysis

Regeneration in the peripheral nervous system (PNS) is widely studied both for its relevance to human disease and to understand the robust regenerative response mounted by PNS neurons thereby possibly illuminating the failures of CNS regeneration1. Sciatic nerve crush (axonotmesis) is one of the most common models of peripheral nerve injury in rodents2. Crushing interrupts all axons but Schwann cell basal laminae are preserved so that regeneration is optimal3,4. This allows the investigator to study precisely the ability of a growing axon to interact with both the Schwann cell and basal laminae4. Rats have generally been the preferred animal models for experimental nerve crush. They are widely available and their lesioned sciatic nerve provides a reasonable approximation of human nerve lesions5,4. Though smaller in size than rat nerve, the mouse nerve has many similar qualities. Most importantly though, mouse models are increasingly valuable because of the wide availability of transgenic lines now allows for a detailed dissection of the individual molecules critical for nerve regeneration6, 7. Prior investigators have used multiple methods to produce a nerve crush or injury including simple angled forceps, chilled forceps, hemostatic forceps, vascular clamps, and investigator-designed clamps8,9,10,11,12. Investigators have also used various methods of marking the injury site including suture, carbon particles and fluorescent beads13,14,1. We describe our method to obtain a reproducibly complete sciatic nerve crush with accurate and persistent marking of the crush-site using a fine hemostatic forceps and subsequent carbon crush-site marking. As part of our description of the sciatic nerve crush procedure we have also included a relatively simple method of muscle whole mount we use to subsequently quantify regeneration.

In this report we describe a method to crush mouse sciatic nerve. This method uses readily available hemostatic forceps and easily and reproducibly produces complete sciatic nerve crush. In addition, we describe a method to prepare muscle whole mounts suitable for analysis of nerve regeneration after sciatic nerve crush.

Reproduzierbare Maus Ischiasnerv Crush und anschließende Bewertung der Regeneration von Whole mount Muskelanalyse

Regeneration in the peripheral nervous system (PNS) is widely studied both for its relevance to human disease and to understand the robust regenerative ...

Forschung

Neurowissenschaften

Assessment of Neuromuscular Function Using Percutaneous Electrical Nerve Stimulation

Percutaneous electrical nerve stimulation is a non-invasive method commonly used to evaluate neuromuscular function from brain to muscle (supra-spinal, spinal and peripheral levels). The present protocol describes how this method can be used to stimulate the posterior tibial nerve that activates plantar flexor muscles. Percutaneous electrical nerve stimulation consists of inducing an electrical stimulus to a motor nerve to evoke a muscular response. Direct (M-wave) and/or indirect (H-reflex) electrophysiological responses can be recorded at rest using surface electromyography. Mechanical (twitch torque) responses can be quantified with a force/torque ergometer. M-wave and twitch torque reflect neuromuscular transmission and excitation-contraction coupling, whereas H-reflex provides an index of spinal excitability. EMG activity and mechanical (superimposed twitch) responses can also be recorded during maximal voluntary contractions to evaluate voluntary activation level. Percutaneous nerve stimulation provides an assessment of neuromuscular function in humans, and is highly beneficial especially for studies evaluating neuromuscular plasticity following acute (fatigue) or chronic (training/detraining) exercise.

We present a protocol to assess changes in neuromuscular function. Percutaneous electrical nerve stimulation is a non-invasive method that evokes muscular responses. Electrophysiological and mechanical properties of these responses permit the evaluation of neuromuscular function from brain to muscle (supra-spinal, spinal and peripheral levels).

Beurteilung der neuromuskulären Funktion Mit Perkutane elektrische Nervenstimulation

Percutaneous electrical nerve stimulation is a non-invasive method commonly used to evaluate neuromuscular function from brain to muscle (supra-spinal, ...

Microglia as a Surrogate Biosensor to Determine Nanoparticle Neurotoxicity

Nanoparticles found in air pollutants can alter neurotransmitter profiles, increase neuroinflammation, and alter brain function. Therefore, the assay described here will aid in elucidating the role of microglia in neuroinflammation and neurodegenerative diseases. The use of microglia, resident immune cells of the brain, as a surrogate biosensor provides novel insight into how inflammatory responses mediate neuronal insults. Here, we utilize an immortalized murine microglial cell line, designated BV2, and describe a method for nanoparticle exposure using silver nanoparticles (AgNPs) as a standard. We describe how to expose microglia to nanoparticles, how to remove nanoparticles from supernatant, and how to use supernatant from activated microglia to determine toxicity, using hypothalamic cell survival as a measure. Following AgNP exposure, BV2 microglial activation was validated using a tumor necrosis factor alpha (TNF-&#945;) enzyme linked immunosorbent assay (ELISA). The supernatant was filtered to remove the AgNP and to allow cytokines and other secreted factors to remain in the conditioned media. Hypothalamic cells were then exposed to supernatant from AgNP activated microglia and survival of neurons was determined using a resazurin-based fluorescent assay. This technique is useful for utilizing microglia as a surrogate biomarker of neuroinflammation and determining the effect of neuroinflammation on other cell types.

Microglia (immune cells of the brain), are used as a surrogate biosensor to determine how nanoparticles influence neurotoxicity. We describe a series of experiments designed to assay microglial response to nanoparticles and exposure of hypothalamic neurons to supernatant from activated microglia to determine neurotoxicity.

Mikroglia als Surrogate Biosensor Nanoparticle Neurotoxicity zu ermitteln

Nanoparticles found in air pollutants can alter neurotransmitter profiles, increase neuroinflammation, and alter brain function. Therefore, the assay ...

In Utero Electroporation Approaches to Study the Excitability of Neuronal Subpopulations and Single-cell Connectivity

The nervous system is composed of an enormous range of distinct neuronal types. These neuronal subpopulations are characterized by, among other features, their distinct dendritic morphologies, their specific patterns of axonal connectivity, and their selective firing responses. The molecular and cellular mechanisms responsible for these aspects of differentiation during development are still poorly understood.
Here, we describe combined protocols for labeling and characterizing the structural connectivity and excitability of cortical neurons. Modification of the in utero electroporation (IUE) protocol allows the labeling of a sparse population of neurons. This, in turn, enables the identification and tracking of the dendrites and axons of individual neurons, the precise characterization of the laminar location of axonal projections, and morphometric analysis. IUE can also be used to investigate changes in the excitability of wild-type (WT) or genetically modified neurons by combining it with whole-cell recording from acute slices of electroporated brains. These two techniques contribute to a better understanding of the coupling of structural and functional connectivity and of the molecular mechanisms controlling neuronal diversity during development. These developmental processes have important implications on axonal wiring, the functional diversity of neurons, and the biology of cognitive disorders.

In Utero Electroporation Approaches to Study the Excitability of Neuronal Subpopulations and Single-cell Connectivity

This manuscript provides protocols that use in utero electroporation (IUE) to describe the structural connectivity of neurons at the single-cell level and the excitability of fluorescently labeled neurons. Histology is used to characterize dendritic and axonal projections. Whole-cell recording in acute slices is used to investigate excitability.

In Utero Ansätze Elektroporation die Erregbarkeit neuronaler Subpopulationen und Einzelzell - Konnektivität zu studieren

The nervous system is composed of an enormous range of distinct neuronal types. These neuronal subpopulations are characterized by, among other features, ...

In Vivo Electrophysiological Measurement of the Rat Ulnar Nerve with Axonal Excitability Testing

Electrophysiology enables the objective assessment of peripheral nerve function in vivo. Traditional nerve conduction measures such as amplitude and latency detect chronic axon loss and demyelination, respectively. Axonal excitability techniques &#34;by threshold tracking&#34; expand upon these measures by providing information regarding the activity of ion channels, pumps and exchangers that relate to acute function and may precede degenerative events. As such, the use of axonal excitability in animal models of neurological disorders may provide a useful in vivo measure to assess novel therapeutic interventions. Here we describe an experimental setup for multiple measures of motor axonal excitability techniques in the rat ulnar nerve.
The animals are anesthetized with isoflurane and carefully monitored to ensure constant and adequate depth of anesthesia. Body temperature, respiration rate, heart rate and saturation of oxygen in the blood are continuously monitored. Axonal excitability studies are performed using percutaneous stimulation of the ulnar nerve and recording from the hypothenar muscles of the forelimb paw. With correct electrode placement, a clear compound muscle action potential that increases in amplitude with increasing stimulus intensity is recorded. An automated program is then utilized to deliver a series of electrical pulses which generate 5 specific excitability measures in the following sequence: stimulus response behavior, strength duration time constant, threshold electrotonus, current-threshold relationship and the recovery cycle.
Data presented here indicate that these measures are repeatable and show similarity between left and right ulnar nerves when assessed on the same day. A limitation of these techniques in this setting is the effect of dose and time under anesthesia. Careful monitoring and recording of these variables should be undertaken for consideration at the time of analysis.

In Vivo Electrophysiological Measurement of the Rat Ulnar Nerve with Axonal Excitability Testing

Axonal excitability techniques provide a powerful tool to examine pathophysiology and biophysical changes that precede irreversible degenerative events. This manuscript demonstrates the use of these techniques on the ulnar nerve of anesthetized rats.

In Vivo Elektrophysiologische Messungen der Ratte ulnaris mit axonalen Erregbarkeit testen

Electrophysiology enables the objective assessment of peripheral nerve function in vivo. Traditional nerve conduction measures such as amplitude and ...

Assessing Early Stage Open-Angle Glaucoma in Patients by Isolated-Check Visual Evoked Potential

Recently, the isolated-check visual evoked potential (icVEP) technique was designed and has been reported to detect glaucomatous damage earlier and faster. It creates low spatial frequency/high temporal frequency bright stimuli and records cortical activity initiated primarily by afferents in the magnocellular ON pathway. This pathway contains neurons with larger volumes and axonal diameters, and it is preferentially damaged in early glaucoma, which can result in visual field loss. The study presented here uses standard operative procedures (SOP) of icVEP to obtain reliable results. It can detect visual function loss using a signal-to-noise ratio (SNR) corresponding to the defects of retinal nerve fiber layer (RNFL) in early stage open-angle glaucoma (OAG). A setting of 10 Hz and condition of 15% positive-contrast (bright) are selected to differentiate OAG patients and control subjects, with each check containing eight runs. Each run persists for 2 s (for 20 total cycles). A flowchart is constructed, which consists of pupil size and intraocular pressure over a 30 min rest period before each examination. Additionally, the testing order of eyes is performed to obtain reliable electroencephalographic signals. VEPs are recorded and analyzed automatically by software, and SNRs are derived based on a multivariate statistic. An SNR of &#8804; 1 is considered abnormal. A receiver-operating-characteristic (ROC) curve is applied to analyze the accuracy of group classification. Then, the SOP is applied in a cross-sectional study, showing that icVEP can detect glaucomatous visual function abnormality in the central visual field in the form of SNR. This value also correlates with the thickness thinning of RNFL and produces high classification accuracy for early stage OAG. Thus, it serves as a useful and objective diagnostic technology for the early detection of glaucoma.

The isolated-check visual evoked potential (icVEP) method is implemented here to assess the magnocellular ON pathway that is initially damaged in glaucoma. The study shows standard operative procedures using icVEP to obtain reliable results. It is proved to serve as a useful objective diagnosing technology for the early detection of glaucoma.

Beurteilung des Frühstadiums des Offenen Winkelglaukoms bei Patienten durch isoliertes visuelles Evokiertes Potenzial

Recently, the isolated-check visual evoked potential (icVEP) technique was designed and has been reported to detect glaucomatous damage earlier and ...

Purification of Fibroblasts and Schwann Cells from Sensory and Motor Nerves in Vitro

The principal cells in the peripheral nervous system are the Schwann cells (SCs) and the fibroblasts. Both these cells distinctly express the sensory and motor phenotypes involved in different patterns of neurotrophic factor gene expression and other biological processes, affecting nerve regeneration. The present study has established a protocol to obtain highly purified rat sensory and motor SCs and fibroblasts more rapidly. The ventral root (motor nerve) and the dorsal root (sensory nerve) of neonatal rats (7-days-old) were dissociated and the cells were cultured for 4-5 days, followed by isolation of sensory and motor fibroblasts and SCs by combining differential digestion and differential adherence methods sequentially. The results of immunocytochemistry and flow cytometry analyses showed that the purity of the sensory and motor SCs and fibroblasts were &#62;90%. This protocol can be used to obtain a large number of sensory and motor fibroblasts/SCs more rapidly, contributing to the exploration of sensory and motor nerve regeneration.

Here, we present a method to purify fibroblasts and Schwann cells from sensory and motor nerves in vitro.

Reinigung von Fibroblasten und Schwannzellen von sensorischen und motorischen Nerven in Vitro

The principal cells in the peripheral nervous system are the Schwann cells (SCs) and the fibroblasts. Both these cells distinctly express the sensory and ...

Multifactorial Assessment of Motor Behavior in Rats after Unilateral Sciatic Nerve Crush Injury

The induction of a peripheral nerve injury is a widely used method in neuroscience for the assessment of repair and pain mechanisms among others. In addition, in the research field of movement disorders, sciatic crush injury has been employed to trigger a dystonia-like phenotype in genetically predisposed DYT-TOR1A rodent models of dystonia. To achieve consistent, reproducible and comparable results after a sciatic nerve crush injury, a standardized method for inducing the nerve crush is essential, in addition to a standardized phenotypical characterization. Attention must be paid not only to the specific assortment of behavioral tests, but also to the technical requirements, the correct execution and consecutive data analysis. This protocol describes in detail how to perform a sciatic nerve crush injury and provides a behavioral test battery for the assessment of motor deficits in rats that includes the open field test, the CatWalk XT gait analysis, the beam walking task, and the ladder rung walking task.

We provide a protocol for the assessment of motor behavior via a behavioral test battery in rats after sciatic nerve crush injury.

Multifaktorielle Beurteilung des motorischen Verhaltens bei Ratten nach einseitiger Ischiasnervenquetschverletzung

The induction of a peripheral nerve injury is a widely used method in neuroscience for the assessment of repair and pain mechanisms among others. In ...

Brain Ventricular Microinjections of Lipopolysaccharide into Larval Zebrafish to Assess Neuroinflammation and Neurotoxicity

Neuroinflammation is a key player in various neurological disorders, including neurodegenerative diseases. Therefore, it is of great interest to research and develop alternative in vivo neuroinflammation models to understand the role of neuroinflammation in neurodegeneration. In this study, a larval zebrafish model of neuroinflammation mediated by ventricular microinjection of lipopolysaccharide (LPS) to induce an immune response and neurotoxicity was developed and validated. The transgenic zebrafish lines elavl3:mCherry, ETvmat2:GFP, and mpo:EGFP were used for real-time quantification of brain neuron viability by fluorescence live imaging integrated with fluorescence intensity analysis. The locomotor behavior of zebrafish larvae was recorded automatically using a video-tracking recorder. The content of nitric oxide (NO), and the mRNA expression levels of inflammatory cytokines including interleukin-6 (IL-6), interleukin-1&#946; (IL-1&#946;), and human tumor necrosis factor &#945; (TNF-&#945;) were investigated to assess the LPS-induced immune response in the larval zebrafish head. At 24 h after the brain ventricular injection of LPS, loss of neurons and locomotion deficiency were observed in zebrafish larvae. In addition, LPS-induced neuroinflammation increased NO release and the mRNA expression of IL-6, IL-1&#946;, and TNF-&#945; in the head of 6 days post fertilization (dpf) zebrafish larvae, and resulted in the recruitment of neutrophils in the zebrafish brain. In this study, injection of zebrafish with LPS at a concentration of 2.5-5 mg/mL at 5 dpf was determined as the optimum condition for this pharmacological neuroinflammation assay. This protocol presents a new, quick, and efficient methodology for brain ventricle microinjection of LPS to induce LPS-mediated neuroinflammation and neurotoxicity in a zebrafish larva, which is useful for studying neuroinflammation and could also be used as a high-throughput in vivo drug screening assay.

This protocol demonstrates the microinjection of lipopolysaccharide into the brain ventricular region in a zebrafish larval model to study the resulting neuroinflammatory response and neurotoxicity.

Hirnventrikuläre Mikroinjektionen von Lipopolysaccharid in Zebrafischlarven zur Beurteilung von Neuroinflammation und Neurotoxizität

Neuroinflammation is a key player in various neurological disorders, including neurodegenerative diseases. Therefore, it is of great interest to research ...

Assessing Corticospinal Excitability During Goal-Directed Reaching Behavior

Reaching is a widely studied behavior in motor physiology and neuroscience research. While reaching has been examined using a variety of behavioral manipulations, there remain significant gaps in the understanding of the neural processes involved in reach planning, execution, and control. The novel approach described here combines a two-dimensional reaching task with transcranial magnetic stimulation (TMS) and concurrent electromyography (EMG) recording from multiple muscles. This method allows for the noninvasive detection of corticospinal activity at precise time points during the unfolding of reaching movements. The example task code includes a delayed response reaching task with two possible targets displayed &#177; 45&#176; off the midline. Single pulse TMS is delivered on the majority of task trials, either at the onset of the preparatory cue (baseline) or 100 ms prior to the imperative cue (delay). This sample design is suitable for investigating changes in corticospinal excitability during reach preparation. The sample code also includes a visuomotor perturbation (i.e., cursor rotation of &#177; 20&#176;) to investigate the effects of adaptation on corticospinal excitability during reach preparation. The task parameters and TMS delivery can be adjusted to address specific hypotheses about the state of the motor system during reaching behavior. In the initial implementation, motor evoked potentials (MEPs) were successfully elicited on 83% of TMS trials, and reach trajectories were recorded on all trials.

Reaching is a fundamental skill that allows humans to interact with the environment. Several studies have aimed to characterize reaching behavior using a variety of methodologies. This paper offers an open-source application of transcranial magnetic stimulation to assess the state of corticospinal excitability in humans during reaching task performance.

Beurteilung der kortikospinalen Erregbarkeit während des zielgerichteten Reichweitenverhaltens

Reaching is a widely studied behavior in motor physiology and neuroscience research. While reaching has been examined using a variety of behavioral ...