1. Preparazione del paziente <ol><li> I pazienti vengono inviati dal Dipartimento di Oncologia Medica per l&#39;eccitabilità del nervo basale test prima di iniziare la chemioterapia. </li><li> Idoneità del paziente per il test eccitabilità deve essere determinata. I pazienti devono essere esclusi se hanno una storia di base o prova neurofisiologica della neuropatia periferica, hanno ricevuto un trattamento chemioterapico prima neurotossiche o ci sono controindicazioni per i test di eccitabilità. </li></ol> 2. Procedure di eccitabilità assonale <ol><li> Intraprendere protocolli eccitabilità sensoriali e motorie del nervo mediano, utilizzando i semi-automatici QTracS sistema informatico (Institute of Neurology, Queen Square, UK), un isolato lineare bipolare stimolatore a corrente costante (Digitimer, Welwyn Garden City, Regno Unito) e un amplificatore ( Sapphire IIA, Medelec, UK). </li><li> Preparare la superficie della pelle al polso e l&#39;avambraccio con un gel abrasivo o pad per ridurre la pelleresistenza, seguito dall&#39;applicazione di un alcool pulire. </li><li> Preparare il sito di registrazione per le registrazioni con motore non polarizzabili elettrodi posti sul ventre muscolare del brevis abduttori del pollice e un elettrodo di riferimento distali 4cm per registrare composto motore potenziali d&#39;azione (CMAPs). </li><li> Preparare il sito di registrazione per le registrazioni sensoriali - utilizzando elettrodi ad anello posti a livello delle articolazioni prossimali e distali per la registrazione e elettrodi di riferimento, rispettivamente, di registrare i potenziali d&#39;azione sensoriali composti (CSAPs). </li><li> Inserire un neutro dispersore di terra elettrochirurgica nel palmo, con gel conduttivo. </li><li> Il rumore elettrico nel sistema di registrazione dovrebbe essere rimosso per quanto possibile, utilizzando un Humbug 50/60 Hz Noise Eliminator (Quest Scientific Instruments, North Vancouver, Canada). </li><li> Stimolare il nervo mediano al polso. Sito di stimolazione deve essere selezionato come luogo di soglia più basso, utilizzando un elettrodo bipolare riposizionabile e quindi una non-pelettrodo olarizable. </li><li> L&#39;elettrodo anodico deve essere posta a 10 cm prossimale dell&#39;elettrodo stimolante sulle ossa. </li><li> Monitorare la temperatura nel sito di stimolazione intera durata della prova e assicurare che la temperatura è superiore a 32 ° C. </li></ol> 3. Protocolli di eccitabilità assonale <ol><li> Registrare un stimolo-risposta curva incrementale aumentando lo stimolo fino a quando la risposta è massima e non aumentare quando l&#39;intensità dello stimolo è ulteriormente aumentata. </li><li> L&#39;ampiezza obiettivo per il monitoraggio soglia viene impostata automaticamente al 30% -40% di ampiezza massima, corrispondente alla zona di massima pendenza dello stimolo curva di risposta. </li><li> Come per il metodo di Bostock et al., 1998, variazioni di corrente di soglia necessaria per raggiungere l&#39;ampiezza del vengono registrate on-line. </li><li> Registrare i parametri di eccitabilità multiple, compresa una soglia dell&#39;elettrotono (TE), ciclo di recupero (RC) e la corrente di soglia (I / V) rapportocome descritto in Kiernan et al., 2000 e Kiernan et al., 2001. </li><li> Soglia dell&#39;elettrotono viene valutata utilizzando correnti sottosoglia 100ms polarizzanti, con luce polarizzata corrente a ± 40% della soglia di controllo (Fig. 1). Il cambiamento di corrente di soglia necessaria per mantenere risposta di ampiezza bersaglio a seguito sia de-e iper-polarizzazione viene registrato. Soglia dell&#39;elettrotono fornisce una valutazione di conduttanze internodali e il potenziale di membrana, con risposte nella direzione iperpolarizzante alla fine dell&#39;impulso polarizzante (90-100 ms) fortemente associato con potenziale di membrana. </li><li> Il ciclo di recupero viene valutata usando un paradigma impulso accoppiato (Fig. 2), con uno stimolo iniziale condizionamento sopramassimale seguito a diversi intervalli di uno stimolo di prova (da 2,5 ms a 200 ms). Dopo lo stimolo sopramassimale, è più difficile da generare una risposta successiva, definito &#39;refrattarietà&#39;, che riflette l&#39;inattivazione di tensione-gated Na + canali. Dopo il periodo refrattario, un periodo di facilitazione noto come superexcitability verifica. </li><li> Current-soglia di relazione è valutata utilizzando correnti di polarizzazione di 200 ms che variano in forza da +50% a -100% della soglia. </li></ol> 4. Valutazione del paziente <ol><li> Usando queste tecniche, i pazienti vengono valutati sia acutamente che longitudinalmente tutta trattamento chemioterapico. Per valutare la neurotossicità acuta, i pazienti tornare per la chemioterapia post-valutazione entro 48 ore dalla ricezione trattamento. </li><li> Per esaminare neurotossicità cronica, le valutazioni adottate prima dell&#39;infusione chemioterapia vengono confrontati longitudinalmente attraverso cicli di trattamento. </li><li> Oltre ai test eccitabilità assonale, tradizionali scale di valutazione clinica deve essere utilizzato per valutare la neurotossicità indotta da chemioterapia, tra cui il National Cancer Institute - Common Criteria per Sottoscala Adverse Events neuropatia sensoriale, il punteggio totale e Neuropatia patdiale, riferita risultato della valutazione. </li></ol> 5. Analisi e interpretazione <ol><li> Per identificare neurotossicità acuta, i risultati sono confrontato il trattamento pre-e post-chemioterapia. Per valutare l&#39;evoluzione dei cambiamenti longitudinali in funzione del nervo, i risultati vengono confrontati in trattamento. I parametri fondamentali per la valutazione includono refrattarietà, superexcitability, portata dei cambiamenti soglia in dell&#39;elettrotono soglia (iperpolarizzazione 90-100 ms), in aggiunta ai parametri convenzionali come picco di ampiezza e di latenza. </li><li> Per valutare la variazione complessiva dei parametri di eccitabilità attraverso il trattamento, un punteggio eccitabilità composito è calcolato. Il cambiamento di tre parametri - dell&#39;elettrotono superexcitability, refrattarietà e la soglia iperpolarizzante (90-100 ms) - è riassunta da iniziale ai trattamenti finali per dare un indicatore globale di cambiamento. </li></ol> 6. Risultati rappresentativi Esempi di risultati eccitabilità in un patdiale trattati con oxaliplatino sono forniti. Immediatamente dopo l&#39;infusione di oxaliplatino, alterazioni acute eccitabilità sia sensoriali e motorie si sviluppano, suggestiva dello sviluppo di un funzionale canalopatia Na + 10 -13. Tuttavia, cambiamenti significativi nei parametri di eccitabilità più si sviluppa progressivamente in trattamento con oxaliplatino solo negli assoni sensoriali, con assoni motori non affetti (Fig. 3), riflettendo diffusa danno sensoriale assonale e il potenziale di cambiamento della membrana. Questo modello corrisponde l&#39;espressione clinica dei sintomi cronici di oxaliplatino neurotossicità indotta. Variazioni dell&#39;eccitabilità assoni sensoriali precede riduzioni dell&#39;ampiezza di picco valutata utilizzando le tradizionali tecniche di conduzione dei nervi, e suggeriscono che le tecniche di eccitabilità assonale può fornire uno strumento sensibile di valutazione per i primi di oxaliplatino neurotossicità indotta. <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/3439/3439fig1.jpg" /> Figura 1. </strong&gt; Soglia dell&#39;elettrotono, che raffigura forme d&#39;onda in risposta a sottosoglia prolungata di corrente di polarizzazione (100 ms), con iperpolarizzante direzione tracciata nel quadrante inferiore (blu) e la direzione depolarizzando tracciati nel quadrante superiore (rosso). Sotto lo stimolo applicato forma d&#39;onda per generare la risposta dell&#39;elettrotono soglia. <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/3439/3439fig2.jpg" /> Figura 2. Ciclo di recupero di eccitabilità, dimostrando la sequenza caratteristica di cambiamenti eccitabilità seguito conduzione dell&#39;impulso, con un periodo di ridotta eccitabilità (refrattarietà) fino a 3 ms dopo uno stimolo sopramassimale, seguito da un periodo di aumentata eccitabilità (superexcitability) picco 5 -7 ms e successivamente ridotta eccitabilità (subexcitability). La coppia paradigma protocollo impulso stimolo è incassata. <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/3439/3439fig3.jpg" /> Ficoure 3. variazioni dell&#39;eccitabilità assoni sensoriali oxaliplatino pazienti trattati con registrazioni di base mostrati nelle registrazioni in bianco e post-trattamento figurare in bianco, dopo 4-6 mesi di trattamento oxaliplatino. Questi cambiamenti sono pensati in modo da riflettere il danno assonale diffuso e il potenziale di cambiamento della membrana. Una foto della eccitabilità set-up in ambito oncologico è mostrato a sinistra. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/3439/3439fig3large.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere l&#39;immagine ingrandita</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. 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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>

Non abbiamo nulla da rivelare.

Neuropatia indotta da chemioterapia è un grave effetto collaterale del trattamento del cancro, che possono influenzare ciclo di trattamento e produzione di lunga durata disabilità del paziente. Vi è una mancanza di misure di valutazione sensibili e obiettivo di misurare in modo specifico disfunzione dei nervi nei pazienti trattati con chemioterapia. Lo sviluppo clinico delle tecniche di eccitabilità assonale ha fornito informazioni utili e predittivi per la valutazione della neurotossicità indotta da chemioterapia. Fornendo informazioni sulla funzione del canale ionico, potenziale di riposo, e la funzione della membrana assonale, queste tecniche consentono comprensione dei processi fisiopatologici alla base della disfunzione assonale nei pazienti oncologici trattati con chemioterapia. Inoltre, le tecniche di eccitabilità assonale hanno dimostrato di essere realizzabile in ambito clinico oncologia, e un singolo test può essere completata in 5-10 minuti. In pazienti trattati con oxaliplatino, tecniche di eccitabilità assonale fornireun biomarcatore sensibile che permette l&#39;identificazione precoce dei pazienti a rischio di neurotossicità grave. Rispetto ai tradizionali studi di conduzione nervosa che identificano oxaliplatino indotto danni al sistema nervoso solo dopo la perdita assonale si è già verificato, gli studi di eccitabilità assonale fornire marcatori predittivi di disfunzione dei nervi prima della perdita assonale. Come tale, gli studi di eccitabilità assonale può essere utilizzato per fornire una valutazione della funzione del nervo in studi clinici di potenziali strategie neuroprotettive, per determinare oggettivamente l&#39;efficacia neuroprotettiva.

<table border="1"><tbody><tr><td> Attrezzature e materiali </td><td> Azienda </td></tr><tr><td> QTracS programma </td><td> Digitimer, Istituto di Neurologia, Queen Square, UK </td></tr><tr><td> DS5 isolato lineare bipolare stimolatore a corrente costante </td><td> Digitimer </td></tr><tr><td> Sapphire IIA Amplificatore </td><td> Medelec </td></tr><tr><td> Humbug 50/60 Hz Noise Eliminator </td><td> Quest Scientific Instruments </td></tr><tr><td> Non polarizzabile elettrodi </td><td> Unomedical </td></tr><tr><td> Elettrochirurgico neutro terra piastra </td><td> Unomedical </td></tr></tbody></table>

nerve excitability assessment in chemotherapy-induced neurotoxicity

La neurotossicità indotta da chemioterapia è una grave conseguenza di trattamento del cancro, che si verifica con alcuni dei più comunemente usato 1,2 chemioterapie. Indotta da chemioterapia neuropatia periferica produce sintomi di intorpidimento e parestesie agli arti e può evolvere in difficoltà con le capacità motorie fini e piedi, con conseguente compromissione funzionale. Oltre a produrre sintomi preoccupanti, neuropatia indotta da chemioterapia può limitare il successo del trattamento che porta alla riduzione della dose o cessazione anticipata del trattamento. I sintomi neuropatici possono persistere a lungo termine, lasciando danni permanenti ai nervi nei pazienti con una prognosi altrimenti buona 3. Come la chemioterapia viene utilizzata più spesso come misura preventiva, i tassi di crescita e la sopravvivenza, l&#39;importanza della neurotossicità duratura e significativa aumenterà. Non ci sono opzioni stabilite neuroprotettivi o il trattamento e la mancanza di metodi di valutazione sensibili. ApproprIATE valutazione di neurotossicità sarà fondamentale come fattore prognostico e come endpoint adatti per gli studi futuri di agenti neuroprotettivi. I metodi attuali per valutare la gravità della neuropatia indotta da chemioterapia utilizzano medico a base di scale di valutazione che sia stata dimostrata la scarsa sensibilità al cambiamento e inter-osservatore obiettività 4. Convenzionali studi di conduzione nervosa fornire informazioni su di ampiezza del potenziale d&#39;azione composto e velocità di conduzione, che sono relativamente non specifici provvedimenti e non forniscono informazioni in funzione di canale ionico o potenziale di membrana a riposo. Di conseguenza, studi precedenti hanno dimostrato che convenzionali studi di conduzione nervosa non sono sensibili ai cambiamenti nelle prime neurotossicità indotta da chemioterapia 4-6. In confronto, gli studi di eccitabilità del nervo utilizzare le tecniche di soglia di monitoraggio che sono state sviluppate per consentire la valutazione dei canali ionici, pompe e scambiatori in vivo in grandi assoni mielinizzati umani7-9. Tecniche di eccitabilità dei nervi sono stati istituiti come uno strumento per esaminare lo sviluppo e la gravità della neurotossicità indotta da chemioterapia 10-13. Comprendente un numero di parametri di eccitabilità, studi eccitabilità del nervo può essere utilizzato per valutare neurotossicità acuta risultante infusione immediatamente successivo e lo sviluppo di cronica, neurotossicità cumulativo. Tecniche di eccitabilità dei nervi sono fattibili in ambito clinico, con ogni test richiede solo 5 -10 minuti per completare. Eccitabilità apparecchiature Nerve è prontamente disponibile in commercio, e un sistema portatile è stato pensato in modo che i pazienti possono essere testati in situ nel centro impostazione infusione. Inoltre, queste tecniche possono essere adattati per l&#39;utilizzo in chemioterapie multipli. Nei pazienti trattati con la chemioterapia con oxaliplatino, principalmente utilizzato per il cancro del colon-retto, le tecniche di eccitabilità dei nervi fornire un metodo per identificare i pazienti unot-rischio di neurotossicità prima dell&#39;insorgenza della neuropatia cronica. Gli studi di eccitabilità dei nervi hanno rivelato lo sviluppo di un acuto canalopatia Na + in motori e assoni sensoriali 10-13. È importante sottolineare che i pazienti che hanno dimostrato cambiamenti nella eccitabilità nel trattamento precoce sono stati successivamente più probabilità di sviluppare da moderata a severa neurotossicità 11. Tuttavia, attraverso il trattamento, gli straordinari cambiamenti longitudinali sono stati individuati solo negli assoni sensitivi che erano in grado di predire gli esiti neurologici clinica nel 80% dei pazienti 10. Questi cambiamenti hanno dimostrato un modello diverso da quelli osservati acutamente dopo l&#39;infusione di oxaliplatino, e molto probabilmente riflettono il notevole sviluppo di danno assonale e il cambiamento potenziale di membrana in nervi sensoriali che si sviluppa longitudinalmente durante il trattamento con oxaliplatino 10. Anomalie significative sviluppate nel corso del trattamento precoce, prima di qualsiasi riduzione delle misure convenzionali di funzione del nervo, suggerendo che l&#39;exparametri citability può fornire un biomarker sensibile.

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Nerve Excitability Assessment in Chemotherapy-induced Neurotoxicity

Questo abstract descrive un nuovo metodo per valutare lo sviluppo di neurotossicità nei pazienti in trattamento chemioterapico. Mentre i metodi tradizionali di valutazione sono limitati nella loro capacità di rilevare i cambiamenti precoci in funzione del nervo, le tecniche di eccitabilità dei nervi fornire l&#39;identificazione precoce dei pazienti a rischio di neurotossicità grave e comprensione fisiopatologia.

Nerve valutazione dell&#39;eccitabilità neurotossicità indotta dalla chemioterapia

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

nerve-excitability-assessment-in-chemotherapy-induced-neurotoxicity

Research

JoVE Journal

Neuroscience

18.0K Views.  University of New South Wales. Questo abstract descrive un nuovo metodo per valutare lo sviluppo di neurotossicità nei pazienti in trattamento chemioterapico. Mentre i metodi tradizionali di valutazione sono limitati nella loro capacità di rilevare i cambiamenti precoci in funzione del nervo, le tecniche di eccitabilità dei nervi fornire l'identificazione precoce dei pazienti a rischio di neurotossicità grave e comprensione fisiopatologia.

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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.

Riproducibile nervo sciatico Crush mouse e successiva valutazione da parte della Rigenerazione intera analisi Muscle Monte

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

Ricerca

Neuroscienze

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).

Valutazione della Neuromuscolare Funzione Con percutanea stimolazione elettrica del nervo

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 come un biosensore surrogato per determinare nanoparticelle neurotossicità

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.

Elettroporazione in utero approcci per studiare l&#39;eccitabilità neuronale sottopopolazioni e connettività single-cell

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 Misurazione elettrofisiologica del nervo ulnare del ratto con test di eccitabilità assonale

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.

Valutazione del Glaucoma ad angolo aperto in fase iniziale nei pazienti con un potenziale visivo a controllo isolato

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.

Purificazione dei fibroblasti e delle cellule di Schwann dai nervi sensoriali e motori 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.

Valutazione multifattoriale del comportamento motorio nei ratti dopo la lesione unilaterale da schiacciamento del nervo sciatico

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.

Microiniezioni ventricolari cerebrali di lipopolisaccaride in larve di zebrafish per valutare la neuroinfiammazione e la neurotossicità

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.

Valutazione dell'eccitabilità corticospinale durante il comportamento di raggiungimento diretto all'obiettivo

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