1. Preparación del paciente <ol><li> Los pacientes son referidos por el Departamento de Oncología Médica de la excitabilidad nerviosa prueba de referencia antes de comenzar la quimioterapia. </li><li> La idoneidad del paciente para las pruebas de la excitabilidad debe ser determinado. Los pacientes deben ser excluidos si tienen antecedentes o pruebas de base neurofisiológica de la neuropatía periférica, han recibido tratamiento de quimioterapia antes de neurotóxicas o hay contraindicaciones para las pruebas de excitabilidad. </li></ol> 2. Procedimientos axonales Excitabilidad <ol><li> Llevar a cabo los protocolos de la excitabilidad sensoriales y motores en el nervio mediano, utilizando los QTracS computarizados sistema semiautomático (Instituto de Neurología, Queen Square, Reino Unido), un caso aislado bipolar lineal constante estimulador de corriente (Digitimer, Welwyn Garden City, Reino Unido) y un amplificador ( Zafiro II, Medelec, Reino Unido). </li><li> Prepare la superficie de la piel en la muñeca y el antebrazo con un gel abrasivo o una esponja para reducir la pielresistencia, seguido por la aplicación de una toallita de alcohol. </li><li> Prepare el sitio de registro para las grabaciones-con motor no polarizables electrodos colocados en el vientre del músculo abductor corto del pulgar de un 4cm y electrodos de referencia distal a grabar compuesto de motor de potenciales de acción (CMAP). </li><li> Preparar el lugar de grabación para grabaciones sensoriales - con electrodos de anillo colocados en las articulaciones interfalángicas proximales y distales de registro y electrodos de referencia, respectivamente, para registrar los potenciales de acción compuestos sensoriales (CSAP). </li><li> Coloque una placa electro-tierra del neutro en la palma de la mano, con gel conductor. </li><li> El ruido eléctrico en la configuración de la grabación se debe quitar lo más posible, utilizando un embaucamiento de 50/60 Hz Ruido eliminatoria (Quest Scientific Instruments, North Vancouver, Canadá). </li><li> Estimular el nervio mediano en la muñeca. Estimulación sitio debe ser seleccionado como el sitio de umbral más bajo, utilizando un electrodo bipolar reposicionable y posteriormente un no-pelectrodo olarizable. </li><li> El electrodo de ánodo debe colocarse 10 cm proximal del electrodo estimulante sobre el hueso. </li><li> Vigilar la temperatura en el sitio de estimulación durante toda la prueba y asegurar que la temperatura es superior a 32 ° C. </li></ol> 3. Protocolos axonales Excitabilidad <ol><li> Anotar una curva de estímulo-respuesta por incrementalmente aumentando el estímulo hasta que la respuesta es máxima y no aumenta cuando la intensidad del estímulo se incrementa aún más. </li><li> La amplitud de destino para el seguimiento de umbral se establece automáticamente a 30% -40% de la máxima amplitud, lo que corresponde a la zona de máxima pendiente de la curva de estímulo-respuesta. </li><li> De acuerdo con el método de Bostock et al., 1998, cambios en la corriente de umbral requerido para alcanzar el objetivo de amplitud se realiza un seguimiento en línea. </li><li> Graba varios parámetros, entre ellos la excitabilidad del umbral electrotonus (TE), ciclo de recuperación (RC) y la corriente de umbral (I / V) la relacióncomo se describe en Kiernan et al., 2000 y Kiernan et al., 2001. </li><li> Umbral electrotonus se evaluaron utilizando las corrientes de 100 ms subumbral polarizantes, con polarizador conjunto actual de ± 40% del umbral de control (fig. 1). El cambio en la corriente umbral requerido para mantener una amplitud objetivo de la respuesta después de tanto-e hiper-polarización se registra. Umbral electrotonus proporciona una evaluación de conductancias internodales y el potencial de membrana, con respuestas en la dirección hiperpolarizante al final del pulso de polarización (90-100 ms) fuertemente asociado con el potencial de membrana. </li><li> El ciclo de recuperación se evaluó utilizando un paradigma de impulsos emparejados (fig. 2), con un estímulo de acondicionamiento inicial supramáximo seguido a diferentes intervalos de un estímulo de prueba (de 2,5 ms a 200 ms). Tras el estímulo supramáxima, es más difícil generar una respuesta posterior, denominado &#39;refractariedad&#39;, que refleja la inactivación de la tensión-gATED canales de Na +. Tras el período refractario, un período conocido como de la facilitación del superexcitability ocurre. </li><li> Actual umbral de relación se evaluó a través de las corrientes de polarización de 200 ms que varían en fuerza de 50% a 100% del umbral. </li></ol> 4. Evaluación del paciente <ol><li> El uso de estas técnicas, los pacientes son evaluados tanto aguda como longitudinalmente a través de un tratamiento de quimioterapia. Para evaluar la neurotoxicidad aguda, los pacientes regresan para la evaluación posterior a la quimioterapia en el plazo de 48 horas de recibir el tratamiento. </li><li> Para examinar la neurotoxicidad crónica, evaluaciones que se realizan antes de la infusión de la quimioterapia se comparan longitudinalmente a través de ciclos de tratamiento. </li><li> Además de las pruebas la excitabilidad axonal, convencionales escalas de clasificación clínica se debe utilizar para evaluar la neurotoxicidad inducida por la quimioterapia, incluyendo el National Cancer Institute - Common Criteria para la adversa neuropatía sensorial Eventos Subescala, la puntuación total de la neuropatía y la palmaditaient-reporte de resultados de la evaluación. </li></ol> 5. Análisis e Interpretación <ol><li> Para identificar neurotoxicidad aguda, los resultados se compararon el tratamiento pre y post-quimioterapia. Para evaluar el desarrollo de los cambios longitudinales en función de los nervios, los resultados son comparados a través de tratamiento. Los parámetros clave para la evaluación incluyen refractariedad, superexcitability, el grado de cambio de umbral en electrotonus umbral (hiperpolarizante 90-100 ms), además de los parámetros convencionales tales como amplitud de pico y la latencia. </li><li> Para evaluar el cambio global en los parámetros de la excitabilidad de todo el tratamiento, una puntuación de la excitabilidad compuesto se calcula. El cambio de tres parámetros: electrotonus superexcitability, refractariedad y el umbral (hiperpolarizante 90-100 ms) - se resume de la inicial a los tratamientos finales para dar un marcador global de cambio. </li></ol> 6. Los resultados representativos Ejemplos de resultados de excitabilidad en una palmaditaient tratados con oxaliplatino se proporcionan. Inmediatamente después de la infusión de oxaliplatino, cambios agudos en la excitabilidad, tanto sensoriales y motoras se desarrollan, lo que sugiere el desarrollo de un funcional canalopatía Na + 10 -13. Sin embargo, un cambio significativo en los parámetros de la excitabilidad múltiples desarrolla progresivamente a través de tratamiento con oxaliplatino sólo en los axones sensoriales, con axones motores afectados (Fig. 3), lo que refleja grandes daños sensorial axonal y el cambio potencial de la membrana. Este patrón coincide con la expresión clínica de los síntomas en la crónica de la neurotoxicidad inducida por oxaliplatino. Cambios en la excitabilidad de los axones sensoriales precede a la reducción de la amplitud de pico a lo evaluado según las técnicas convencionales de conducción del nervio, y sugieren que las técnicas de la excitabilidad axonal puede ser una herramienta sensible para la evaluación de principios de la neurotoxicidad inducida por oxaliplatino. <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/3439/3439fig1.jpg" /> Figura 1. </strong&gt; Umbral electrotonus, que representa formas de onda en respuesta a la prolongada debajo del umbral de polarización de corriente (100 ms), con hiperpolarización dirección trazada en el cuadrante inferior (azul) y la dirección despolarizante trazados en el cuadrante superior (rojo). A continuación se muestra la forma de onda de estímulo aplicado para generar la respuesta electrotonus umbral. <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/3439/3439fig2.jpg" /> Figura 2. Recuperación ciclo de excitabilidad, lo que demuestra la secuencia característica de los cambios siguientes excitabilidad conducción del impulso, con un período de excitabilidad reducida (refractariedad) hasta 3 ms después de un estímulo supramáxima, seguido por un período de incremento de la excitación (superexcitability) alcanzando un máximo de 5 -7 ms y posteriormente excitabilidad reducida (subexcitability). El paradigma de pares de impulsos protocolo de estímulo está insertado. <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/3439/3439fig3.jpg" /> Higográfico 3. cambios de excitabilidad en los axones sensoriales pacientes tratados con oxaliplatino, con grabaciones de referencia que aparecen en las grabaciones en blanco y después del tratamiento se muestra en blanco, después de 4-6 meses de tratamiento con oxaliplatino. Estos cambios se cree que reflejan el daño axonal generalizada y el cambio potencial de la membrana. Un cuadro de la excitabilidad de configuración en el entorno oncológico se muestra a la izquierda. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/3439/3439fig3large.jpg" target="_blank">Haz clic aquí para ampliar la imagen</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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Neurophysiol. 112, 1575-1585 (2001).</li><li>Krishnan, A. K., Lin, C. S., Park, S. B., 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=Axonal+ion+channels+from+bench+to+bedside:+a+translational+neuroscience+perspective.">Axonal ion channels from bench to bedside: a translational neuroscience perspective.</a> Prog. Neurobiol. 89, 288-313 (2009).</li><li>Park, S. B., Lin, C. S., Krishnan, A. V., 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=Oxaliplatin-induced+neurotoxicity:+changes+in+axonal+excitability+precede+development+of+neuropathy.">Oxaliplatin-induced neurotoxicity: changes in axonal excitability precede development of neuropathy.</a> Brain. 132, 2712-2723 (2009).</li><li>Park, S. B., Goldstein, D., Lin, C. S., Krishnan, A. 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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>

No tenemos nada que revelar.

Neuropatía inducida por quimioterapia es un efecto secundario grave de tratamiento contra el cáncer, que puede afectar curso del tratamiento y producir discapacidad permanente del paciente. Hay una falta de medidas de evaluación sensibles y objetiva para medir específicamente la disfunción del nervio en los pacientes tratados con quimioterapia. El desarrollo clínico de las técnicas de la excitabilidad axonal ha proporcionado información útil y predictivo para la evaluación de la neurotoxicidad inducida por la quimioterapia. Al proporcionar información sobre la función del canal iónico, potencial de reposo, y la función de la membrana axonal, estas técnicas permiten comprender mejor los procesos fisiopatológicos subyacentes a la disfunción axonal en pacientes con cáncer tratados con quimioterapia. Además, las técnicas de la excitabilidad axonal han demostrado ser viable en el marco de oncología clínica, y una sola prueba puede completarse en 5-10 minutos. En los pacientes tratados con oxaliplatino, las técnicas de la excitabilidad axonal ofrecerun biomarcador sensible que permite la identificación precoz de los pacientes en riesgo de neurotoxicidad grave. En comparación con los convencionales estudios de conducción nerviosa que identifican oxaliplatino inducida por daño en los nervios sólo después de la pérdida axonal que ya ha ocurrido, los estudios de la excitabilidad axonal proporcionan marcadores predictivos de disfunción del nervio antes de la pérdida axonal. Como tal, los estudios de la excitabilidad axonal puede ser utilizado para proporcionar una evaluación de la función nerviosa en los ensayos clínicos de posibles estrategias neuroprotectoras, para determinar de manera objetiva la eficacia neuroprotectora.

<table border="1"><tbody><tr><td> Equipos y Materiales </td><td> Empresa </td></tr><tr><td> QTracS programa de </td><td> Digitimer, Instituto de Neurología, Queen Square, Reino Unido </td></tr><tr><td> DS5 aislado lineal de corriente bipolar estimulador constante </td><td> Digitimer </td></tr><tr><td> Sapphire II Amplificador </td><td> Medelec </td></tr><tr><td> Humbug 50/60 Hz Ruido eliminatoria </td><td> Búsqueda Scientific Instruments </td></tr><tr><td> No polarizables electrodos </td><td> Unomedical </td></tr><tr><td> Electroquirúrgica neutra placa de la tierra </td><td> Unomedical </td></tr></tbody></table>

nerve excitability assessment in chemotherapy-induced neurotoxicity

La quimioterapia es la neurotoxicidad inducida por una grave consecuencia del tratamiento del cáncer, lo que ocurre con algunas de las más utilizadas 1,2 quimioterapias. Inducida por la quimioterapia neuropatía periférica produce síntomas de entumecimiento y parestesias en las extremidades y puede progresar a las dificultades con las habilidades motoras finas y caminar, que conlleva un deterioro funcional. Además de producir los síntomas problemáticos, neuropatía inducida por quimioterapia puede limitar el éxito del tratamiento que lleva a reducir la dosis o la interrupción temprana del tratamiento. Los síntomas neuropáticos pueden persistir a largo plazo, dejando a daño permanente del nervio en pacientes con un pronóstico de lo contrario un buen 3. Como la quimioterapia se utiliza más a menudo como una medida preventiva, y el aumento de las tasas de supervivencia, la importancia de la neurotoxicidad de larga duración y significativo va a aumentar. No hay opciones establecidas neuroprotectores o el tratamiento y la falta de métodos de evaluación sensibles. CorrespondIATE evaluación de la neurotoxicidad será fundamental como factor pronóstico y como criterios de valoración adecuados para los futuros ensayos de agentes neuroprotectores. Los métodos actuales para evaluar la severidad de la neuropatía inducida por quimioterapia utilizan clínico basadas en las escalas de clasificación que se ha demostrado que la falta de sensibilidad para cambiar e inter-observador objetividad 4. Los estudios convencionales de conducción nerviosa proporcionar información sobre la amplitud del potencial de acción compuesto y velocidad de conducción, que son relativamente no específicos de medidas y no dar una idea de la función del canal iónico o un potencial de membrana en reposo. En consecuencia, los estudios previos han demostrado que los estudios convencionales de conducción nerviosa no son sensibles a los cambios a principios de la quimioterapia la neurotoxicidad inducida por 4-6. En comparación, los estudios de la excitabilidad nerviosa utilizar técnicas de seguimiento de los umbrales que se han desarrollado para permitir la evaluación de los canales iónicos, bombas e intercambiadores en vivo en grandes axones mielinizados humanos7-9. Técnicas de los nervios excitabilidad se han establecido como una herramienta para examinar el desarrollo y la severidad de la neurotoxicidad inducida por la quimioterapia 10-13. Consta de un número de parámetros excitabilidad, estudios nerviosas excitabilidad se puede utilizar para evaluar la neurotoxicidad aguda provocadas infusión inmediatamente siguiente y el desarrollo de neurotoxicidad crónica, acumulativa. Técnicas de los nervios excitabilidad son factibles en el ámbito clínico, con cada prueba que requiere sólo 5 -10 minutos para completar. Equipo nervio excitabilidad es fácilmente disponible comercialmente, y un sistema portátil ha sido ideado para que los pacientes pueden ser probados in situ en el ajuste de centro de infusión. Además, estas técnicas se pueden adaptar para su uso en quimioterapias múltiples. En los pacientes tratados con la quimioterapia con oxaliplatino, principalmente utilizado para el cáncer colorrectal, las técnicas de la excitabilidad del nervio proporciona un método para identificar a los pacientes unat-riesgo de neurotoxicidad antes de la aparición de la neuropatía crónica. Los estudios han puesto de manifiesto la excitabilidad nerviosa el desarrollo de una aguda canalopatía Na + en el motor y los axones sensoriales 10-13. Es importante destacar que los pacientes que han demostrado cambios en la excitabilidad en el tratamiento temprano fueron luego más propensos a desarrollar neurotoxicidad moderada a severa 11. Sin embargo, a través del tratamiento, los cambios longitudinales en huelga sólo se identificaron en los axones sensoriales que fueron capaces de predecir el resultado clínico neurológico en el 80% de los pacientes 10. Estos cambios demuestran un patrón diferente a los observados después de la infusión aguda de oxaliplatino, y lo más probable es que reflejan el desarrollo de un daño significativo axonal y el cambio potencial de membrana en los nervios sensoriales que se desarrolla longitudinalmente durante el tratamiento con oxaliplatino 10. Alteraciones significativas desarrolladas durante el tratamiento precoz, antes de cualquier reducción en las medidas convencionales de la función del nervio, lo que sugiere que el exparámetros citability puede proporcionar un biomarcador sensible.

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Nerve Excitability Assessment in Chemotherapy-induced Neurotoxicity

Este resumen describe un nuevo método para evaluar el desarrollo de neurotoxicidad en pacientes que reciben tratamiento de quimioterapia. Mientras que los métodos convencionales de evaluación están limitados en su capacidad para detectar cambios tempranos en función de los nervios, las técnicas de la excitabilidad nerviosa proporcionar una identificación precoz de los pacientes en riesgo de neurotoxicidad grave y comprensión de la fisiopatología.

Evaluación de la excitabilidad en los nervios inducidos por la quimioterapia Neurotoxicidad

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 vistas.  University of New South Wales. Este resumen describe un nuevo método para evaluar el desarrollo de neurotoxicidad en pacientes que reciben tratamiento de quimioterapia. Mientras que los métodos convencionales de evaluación están limitados en su capacidad para detectar cambios tempranos en función de los nervios, las técnicas de la excitabilidad nerviosa proporcionar una identificación precoz de los pacientes en riesgo de neurotoxicidad grave y comprensión de la fisiopatología.

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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.

Ratón reproducible aplastamiento del nervio ciático y posterior evaluación de la regeneración mediante el análisis de músculo entero Monte

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

Investigación

Neurociencias

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).

Evaluación de la función neuromuscular Usando percutánea estimulación nerviosa eléctrica

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.

Microglia como una biosensor sustituto para determinar la neurotoxicidad de nanopartículas

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.

La electroporación en el útero métodos para estudiar la excitabilidad de las subpoblaciones neuronales y Conectividad Una sola célula

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.

En Vivo Medición electrofisiológica del nervio cubital con la excitabilidad Axonal prueba rata

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.

Evaluación del glaucoma de ángulo abierto en etapa temprana en pacientes mediante un potencial evocado visual de comprobación aislada

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.

Purificación de fibroblastos y células Schwann de los nervios sensoriales y motores en 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.

Evaluación Multifactorial Del Comportamiento Motor En Ratas Después De La Lesión Unilateral Por Aplastamiento Del Nervio Ciático

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.

Microinyecciones ventriculares cerebrales de lipopolisacárido en larvas de pez cebra para evaluar la neuroinflamación y la neurotoxicidad

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.

Evaluación de la excitabilidad corticoespinal durante el comportamiento de alcance dirigido a objetivos

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