Name: electrophysiological motor unit number estimation (mune) measuring compound muscle action potential (cmap) in mouse hindlimb muscles
Uploaded: 2015-09-25T14:00:00
Duration: 9 min 7 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Electrophysiological Motor Unit Number Estimation MUNE Measuring Compound Muscle Action Potential CMAP in Mouse Hindlimb Muscles at JoVE.com

WDA is supported by grant funding from NIH-NICHD (5K12HD001097-17) and Cure SMA. SJK is supported by grant funding from NINDS (K08NS067282 and U01NS079163).

Denne protokol blev godkendt af og overholder de dyr pleje og etik retningslinjerne fra Ohio State University Wexner Medical Center. 1. Animalske Forberedelse og Anæstesi <ol><li> Brug handsker mens håndtering mus. </li><li> Bedøver mus med inhaleret isofluran og plads i liggende stilling. Fremkalde anæstesi ved hjælp af 3-5% isofluran og 1 l pr minut O 2 flow. Efter induktion af anæstesi, vedligeholde anæstesi på 2-3% og 1 L per minut O 2 strømningshastighed. <ol><li> Juster O 2 flow og isofluran procent for passende anæstesi efter dyrets sygdomstilstand, alder, og respiration sats. Mindre eller svagere dyr kan kræve mindre isofluran for passende bedøvelse (dvs. 1,5- 2,5% isofluran). </li><li> Bekræft tilstrækkelig anæstesi ved at anvende lys bagben trædepude tryk med en genstand, såsom pincet til at demonstrere manglende tilbagetrækning respons.; </li></ol></li><li> Oprethold temperaturen på 37 ° C overfladetemperatur med en termostatisk opvarmning plade som temperaturvariation kan påvirke CMAP størrelse og varighed. </li><li> Påfør dyrlæge oliebaseret salve til øjnene for at forhindre tørhed. Overvåg niveau af anæstesi observere respiration sats og vurdere om tilbagetrækning reaktioner efter tryk, foden puden via pincet. </li><li> Fjerne hår fra bagbenet, der skal undersøges ved hjælp af klippere. Efter fjernelse af hår fra bagbenet (r), der skal undersøges, let udvide bagben ved knæet, bortføre ved hofterne og forsyne arbejdsfladen med tape (som vist i figur 1). </li><li> Efter CMAP og Mune optagelser og seponering af anæstesi, ikke forlader dyr uden opsyn, indtil det har genvundet tilstrækkelig bevidsthed til at opretholde brystleje. Må ikke returnere dyr til selskab med andre dyr, indtil fuldt tilbagebetalt. </li></ol> 2. ROptagelse Opsætning og udstyr <ol><li> Placer elektroderne for CMAP og Mune optagelser som afbilledet i figur 1. </li><li> Brug to fine ring elektroder til optagelsen elektroder. <ol><li> Placer aktive (E1) ringelektrode på huden overliggende den proximale del af musculus gastrocnemius af bagbenet, ved knæleddet, og referencen (E2) ring elektrode på huden over midten metatarsal del af foden. </li><li> For at reducere impedans, pels huden bag ringelektroderne med gel i tilstrækkelig grad at mætte tilbageværende hår og maksimere kontakt mellem elektrode og hud. Undgå overdreven anvendelse af elektrode gel, da dette kan forårsage elektrisk bro mellem elektroderne og kunne forhindre nøjagtig registrering. </li></ol></li><li> Til stimulering af iskiasnerven ved den proximale bagben, bruge to isolerede 28 g monopolære nåle som katode og anode. Sæt katoden ved området af den proximale bagbenet og indsæt anode mere proximalt i det subkutane væv overliggende korsbenet. <ol><li> Undgå at indsætte de stimulerende elektroder overdrevent tæt på iskiasnerven eller for dybt, at det direkte vil skade iskiasnerven eller anden struktur. Figur 1 illustrerer elektrodeplacering. </li></ol></li><li> For jordelektroden, placere en engangs overflade elektrode på den kontralaterale bagben og hale. </li></ol> 3. dataopsamling <ol><li> Ischiadicus CMAP <ol><li> Opnå ischiadicus CMAP svar ved at stimulere iskiasnerven med firkantpulser på 0,1 ms varighed og intensitet spænder 1-10 mA. </li><li> Erhverve CMAP reaktioner med stigende stimulus intensitet, indtil amplituden af ​​responset ikke længere stiger. Derefter, med henblik på at sikre supramaksimal stimulation, øge stimulation til ~ 120% af stimulus intensitet anvendes til at opnå en maksimal reaktion og opnå en yderligere reaktion. Hvis der ikke er yderligere at øge in CMAP størrelse, optage dette svar, da den maksimale CMAP. </li><li> Optag baseline-til-top og peak-to-peak CMAP amplituder i mV (figur 2). </li></ol></li><li> Gennemsnitlig Single Motor Unit Potential (SMUP) Størrelse og Mune Beregning <ol><li> Bestem den gennemsnitlige enkelt potentiel motorenhed (SMUP) størrelse med en trinvis stimulation teknik 1. For at opnå trinvise reaktioner, levere submaksimal stimulering af 0,1 ms varighed ved en frekvens på 1 Hz og samtidig øge intensiteten i 0,03 mA skridt til at opnå de minimale alt-eller-ingen svar. Hent den første reaktion med stimulus intensitet mellem 0,21 mA og 0,70 mA. <ol><li> Hvis den første reaktion ikke sker med stimulus intensitet mellem 0,21 mA og 0,70 mA, justere stimulerende katode positionen enten tættere på eller længere væk fra positionen af ​​iskiasnerven i den proksimale låret at mindske eller øge den nødvendige stimulus intensitet, hhv. </li><li> Hvis den første incremental respons er opnået med en stimulus intensitet mellem 0,21 mA og 0,70 mA og opfylder kriterierne noteret nedenfor (3.2.2), butik og optage yderligere stigninger med stigende stimulus intensiteter justering i trin på 0,03 mA for at opnå i alt 9 yderligere stigninger, der opfylder de opstillede kriterier. </li></ol></li><li> Under målinger af trinvise reaktioner, sikrer, at hver stigning opfylder følgende kriterier. <ol><li> Sørg for, at den første negative højdepunkt af de trinvise reaktioner er justeret tidsmæssigt inden den negative toppen af den maksimale CMAP respons vist som skraverede del af CMAP illustrationen i figur 2. </li><li> Sikre, at hver trinvise respons er stabil og uden fraktionering, oprettet ved at observere tre dobbelte svar. Skelne visuelt trinvise reaktioner i realtid (oven på tidligere optagne intervaller). Bemærk: Hver tilvækst skal være visuelt forskelligeog større sammenlignet med den foregående reaktion (figur 3). Analyse i realtid giver mulighed for anerkendelse af større amplitude (inkremental) reaktioner i forhold til tidligere svar, og kan ses bort fra små ændringer kan henføres til baggrundsstøj. En overlejret afbildning af 10 trin er vist i figur 4 (B og D) for yderligere at illustrere dette punkt. </li><li> Efter visuelt bekræftelse hver stigning, sørge for, at den målte amplitude forskel (bekræftet respons-amplituden af ​​den tidligere respons = amplitude forskel) er mindst 25 μV. </li><li> Hvis tilvæksten er mindre end 25 μV, kasseres og re-måle responsen. Efter optagelse 10 enkeltprøver svar, at evaluere intervaller for at sikre, at amplituden af hver enkelt trinvis respons ikke er større end 1/3 af summen af alle ti trin (dvs. den samlede amplitude af den endelige reaktion). Hvis denne betingelse ikke er opfyldt, re-måle trinvise svar. </li></ol></li><li> Gennemsnittet af 10 trinvise værdier til at give et skøn over den gennemsnitlige enkelt potentiel motorenhed (SMUP) amplitude (Figur 3). Bemærk: Figur 3 beskriver grundlag af gennemsnitsberegning SMUP, men den gennemsnitlige SMUP amplitude kan simpelthen beregnes ved at dividere den samlede amplitude af den endelige trinvise reaktion med det samlede antal af trin (dvs. 10). Eksempel individuelle SMUP beregninger (illustreret i figur 3): SMUP 1 = peak-to-peak amplitude tilvækst 1 SMUP 1 = 0,050 mV SMUP 2 = (spids-til-spids-amplitude tilvækst 2) - (spids-til-spids-amplitude tilvækst 1) SMUP 2 = 0,150 mV-0,050 mV = 0,100 mV <ol><li> Beregn hver efterfølgende trin (op til i alt 10), og foretage en gennemsnit af de ti trin. </li></ol></li><li> Beregn Mune ved at dividere den maksimale CMAP amplitude (peak-to-peak) med den gennemsnitlige SMUP amplitude (peak-to-peak). (MUNE = CMAP / gennemsnitlig SMUP). I nogle elektrofysiologiske systemer er intervaller de SMUP målt i μV mens CMAP typisk findes i mV. Når det er nødvendigt, konvertere CMAP og SMUP resultater til tilsvarende enheder før Mune beregning. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>McComas, A. J., Fawcett, P. R., Campbell, M. J., Sica, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrophysiological+estimation+of+the+number+of+motor+units+within+a+human+muscle.">Electrophysiological estimation of the number of motor units within a human muscle.</a> Journal of neurology, neurosurgery, and psychiatry. 34 (2), 121-123 (1971).</li><li>Shefner, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Motor+unit+number+estimation+in+human+neurological+diseases+and+animal+models.">Motor unit number estimation in human neurological diseases and animal models.</a> Clinical Neurophysiology. 112 (6), 955-964 (2001).</li><li>Shefner, J. M., Cudkowicz, M. E., Brown, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+incremental+with+multipoint+MUNE+methods+in+transgenic+ALS+mice.">Comparison of incremental with multipoint MUNE methods in transgenic ALS mice.</a> Muscle &amp; Nerve. 25 (1), 39-42 (2002).</li><li>Shefner, J. M., Cudkowicz, M., Brown, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Motor+unit+number+estimation+predicts+disease+onset+and+survival+in+a+transgenic+mouse+model+of+amyotrophic+lateral+sclerosis.">Motor unit number estimation predicts disease onset and survival in a transgenic mouse model of amyotrophic lateral sclerosis.</a> Muscle Nerve. 34 (5), 603-607 (2006).</li><li>Arnold, W. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrophysiological+Biomarkers+in+Spinal+Muscular+Atrophy:+Preclinical+Proof+of+Concept.">Electrophysiological Biomarkers in Spinal Muscular Atrophy: Preclinical Proof of Concept.</a> Annals of clinical and translational neurology. 1 (1), 34-44 (2014).</li><li>Li, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+comparison+of+three+electrophysiological+methods+for+the+assessment+of+disease+status+in+a+mild+spinal+muscular+atrophy+mouse+model.">A comparison of three electrophysiological methods for the assessment of disease status in a mild spinal muscular atrophy mouse model.</a> PloS one. 9 (10), e111428 (2014).</li><li>Srivastava, A. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mutant+HSPB1+overexpression+in+neurons+is+sufficient+to+cause+age-related+motor+neuronopathy+in+mice.">Mutant HSPB1 overexpression in neurons is sufficient to cause age-related motor neuronopathy in mice.</a> Neurobiology of disease. 47 (2), 163-173 (2012).</li><li>Yalvac, M., Arnold, E., D, W., Hussain, S. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=VIP-expressing+dendritic+cells+protect+against+spontaneous+autoimmune+peripheral+polyneuropathy.">VIP-expressing dendritic cells protect against spontaneous autoimmune peripheral polyneuropathy.</a> Molecular therapy: the journal of the American Society of Gene Therapy. 22 (7), 1353-1363 (2014).</li><li>Gooch, C. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Motor+unit+number+estimation:+A+technology+and+literature+review.">Motor unit number estimation: A technology and literature review.</a> Muscle Nerve. 50 (6), 884-893 (2014).</li><li>Arnold, W. D., Kassar, D., Kissel, J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spinal+muscular+atrophy:+diagnosis+and+management+in+a+new+therapeutic+era.">Spinal muscular atrophy: diagnosis and management in a new therapeutic era.</a> Muscle Nerve. , (2014).</li><li>Swoboda, K. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Natural+history+of+denervation+in+SMA:+Relation+to+age,+SMN2+copy+number,+and+function).">Natural history of denervation in SMA: Relation to age, SMN2 copy number, and function).</a> Annals of Neurology. 57 (5), 704-712 (2005).</li><li>Finkel, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrophysiological+and+motor+function+scale+association+in+a+pre-symptomatic+infant+with+spinal+muscular+atrophy+type+I.">Electrophysiological and motor function scale association in a pre-symptomatic infant with spinal muscular atrophy type I.</a> Neuromuscular Disorders. 23 (2), 112-115 (2013).</li><li>Kaufmann, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prospective+cohort+study+of+spinal+muscular+atrophy+types+2+and+3.">Prospective cohort study of spinal muscular atrophy types 2 and 3.</a> Neurology. 79 (18), 1889-1897 (2012).</li><li>Arnold, W. D., Burghes, A. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spinal+muscular+atrophy:+The+development+and+implementation+of+potential+treatments.">Spinal muscular atrophy: The development and implementation of potential treatments.</a> Annals of Neurology. 74 (3), 348-362 (2013).</li><li>Li, J., Sung, M., Rutkove, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrophysiologic+biomarkers+for+assessing+disease+progression+and+the+effect+of+riluzole+in+SOD1+G93A+ALS+mice.">Electrophysiologic biomarkers for assessing disease progression and the effect of riluzole in SOD1 G93A ALS mice.</a> PloS one. 8 (6), e65976-65 (2013).</li><li>Ngo, S. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+relationship+between+Bayesian+motor+unit+number+estimation+and+histological+measurements+of+motor+neurons+in+wild-type+and+SOD1+(G93A)+mice.">The relationship between Bayesian motor unit number estimation and histological measurements of motor neurons in wild-type and SOD1 (G93A) mice.</a> Clin Neurophysiol. 123 (10), 2080-2091 (2012).</li><li>Shefner, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+MUNE+studies+in+animal+models+of+motor+neuron+disease.">Recent MUNE studies in animal models of motor neuron disease.</a> Supplements to Clinical neurophysiology. 60, 203-208 (2009).</li><li>Souayah, N., Potian, J. G., Garcia, C. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Motor+unit+number+estimate+as+a+predictor+of+motor+dysfunction+in+an+animal+model+of+type+1+diabetes.">Motor unit number estimate as a predictor of motor dysfunction in an animal model of type 1 diabetes.</a> American journal of physiology Endocrinology and metabolism. 297 (3), E602-E608 (2009).</li><li>Zhou, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+method+comparison+in+monitoring+disease+progression+of+G93A+mouse+model+of+ALS.">A method comparison in monitoring disease progression of G93A mouse model of ALS.</a> Amyotrophic lateral sclerosis: official publication of the World Federation of Neurology Research Group on Motor Neuron Diseases. 8 (6), 366-3672 (2007).</li><li>Feng, X. H., Yuan, W., Peng, Y., Ss Liu, M., Cui, L. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Therapeutic+effects+of+dl-3-n-butylphthalide+in+a+transgenic+mouse+model+of+amyotrophic+lateral+sclerosis.">Therapeutic effects of dl-3-n-butylphthalide in a transgenic mouse model of amyotrophic lateral sclerosis.</a> Chinese medical journal. 125 (10), 1760-1766 (2012).</li><li>Mancuso, R., Santos-Nogueira, E., Osta, R., Navarro, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrophysiological+analysis+of+a+murine+model+of+motoneuron+disease.">Electrophysiological analysis of a murine model of motoneuron disease.</a> Clinical neurophysiology : official journal of the International Federation of Clinical Neurophysiology. 122 (8), 1660-1670 (2011).</li><li>Lee, Y. i., Mikesh, M., Smith, I., Rimer, M., Thompson, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Muscles+in+a+mouse+model+of+spinal+muscular+atrophy+show+profound+defects+in+neuromuscular+development+even+in+the+absence+of+failure+in+neuromuscular+transmission+or+loss+of+motor+neurons.">Muscles in a mouse model of spinal muscular atrophy show profound defects in neuromuscular development even in the absence of failure in neuromuscular transmission or loss of motor neurons.</a> Developmental biology. 356 (2), 432-444 (2011).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

Mune og CMAP er klinisk relevante foranstaltninger hyppigt anvendes i forskningsundersøgelser og kontrol af patienter med neuromuskulære lidelser, såsom ALS og spinal muskulær atrofi (SMA) 9, 10. For eksempel i SMA, CMAP og Mune korrelerer godt med alderen, sværhedsgrad og klinisk foranstaltninger af funktion 10-14. Begge foranstaltninger er minimalt invasive og muliggøre vurdering af funktionen langs i det samme individ. Det er vigtigt, kan disse foranstaltninger ikke måle aktivering eller rekruttering af motorenheden fra corticale motoriske neuroner, men de giver en klinisk relevant vurdering af integriteten af ​​motorneuroner og dets funktionelle modstykke, motorenheden. Dyremodeller for neuromuskulær sygdom er afgørende for en forståelse af patogene mekanismer af sygdom hos mennesker og til præklinisk udvikling af potentielt effektive terapeutiske midler. Evnen til at omsætte resultatmål og biomarkører, der kan væreudnyttes på tværs af arter kan lette og fremskynde oversættelsen af ​​lovende prækliniske resultater til humane kliniske forsøg. Flere grupper har tidligere udnyttet både elektrofysiologiske og Force (mekanisk) målinger til at estimere motorenheden funktion i musemodeller 2-4, 15-22. På grund af den relative kompleksitet af foranstaltningerne, har vi forfinet disse teknikker i et visuelt format til at tillade mere udbredt anvendelse og implementering i mus. Formatet af video demonstration og instruktion, giver vigtige trin i proceduren for at blive fremhævet og potentielle faldgruber, der skal behandles. Anvendelsen af ​​disse teknikker til præklinisk afprøvning af potentielle behandlinger i motoriske neuron sygdomme kan forbedre oversættelsen af ​​formodede behandlingsformer fra mus til sygdom hos mennesker. Der er flere kritiske trin i processen med at erhverve de CMAP og Mune svar. Korrekt og konsekvent optagelse elektrode placering og tilstrækkelig elektrode kontakt med hindlemmer er afgørende for reproducerbare måling af amplitude og for at mindske baggrundsstøj. Derfor bør en tæt kontakt mellem bagbenet hud og elektroder konsekvent bekræftet. Vi har fundet, at overfladeelektroder tilbyde mere konsekvente CMAP og Mune optagelser end nåleelektroder. På grund af meget tynde subkutane væv kan små bevægelser af nål optagelse overflade føre til stor variation i CMAP amplituder. Derudover mere invasive karakter af nåleelektroder er ikke optimal for neonatale mus eller longitudinelle studier på grund af potentiel muskel forstyrrelser og skade. En potentiel ulempe ved ikke-selektive, overfladeelektroden optagelser angår muligheden for formindsket fænotype opløsning, hvis en bestemt muskel er mere eller mindre involveret sammenlignet med et andet, og det er blevet rapporteret i en ALS musemodel 21. Erhvervelse den gennemsnitlige SMUP størrelse er teknisk mere udfordrende i forhold til CMAP. På grund af de mindre response størrelse (i størrelsesordenen μV stedet mV) baggrundsstøjen kan være mere problematisk. Baggrundsstøj kan reduceres ved at justere jordelektroden, katoden, anode og kontrol af andet elektrisk udstyr i nærheden af ​​forsøgsopstillingen. Et Faradays bur, der typisk anvendes til intracellulær elektrofysiologi anvendelser er ikke påkrævet. Visuel bestemmelse af de enkelte SMUP besvarelser er det sværeste dygtighed til at tilegne sig og tager praksis for ensartede resultater med tilstrækkelig repeterbarhed. Det er vigtigt at sikre, at de SMUPs, der bliver optaget initiere inden for varigheden af ​​den maksimale CMAP respons. Vi har defineret kriterierne for godkendelse af individuelle trinvise reaktioner for at gøre denne proces mere ligetil at udføre, og at øge intra- og inter-rater pålidelighed. Én potentiel ulempe ved den trinvise Mune teknik omfatter muligheden for at overvurdere antallet af funktionelle motoriske enheder på grund af vekslen af ​​motoR-enheder. Vi har anvendt en teknik svarende til Shefner et al. ved, at hvert svar skal reproducerbart set alt 3 gange for at mindske virkningerne af dette fænomen 3. Det er vores erfaring, er kliniske elektrodiagnostisk systemer optimeret til de undersøgelser, der er beskrevet heri på grund af forbedrede censur-elektrodiagnostisk System Interface ergonomi tillader nem kontrol. De to-kanalsystem udnyttes i vores laboratorium er udstyret med to ikke-switched forstærker kanaler ved hjælp af en forstærker med 24 bit analog til digital konverter og en samplingfrekvens på 48 kHz per kanal. Hardware gevinst kan justeres fra 10nV til 100 mV / division. Den lavfrekvente filter har en rækkevidde fra 0,2 Hz-5 kHz, og de højfrekvente filterindstillinger spænder fra 30 Hz-10 kHz. En konstant strøm stimulator bruges (intensitet: 0-100 mA, varighed: 0,02-1 ms). De fleste kliniske systemer har lignende relevante forhold og kan justeres til på passende registrere CMAP og Mune svar. Endditionally, kan standard elektrofysiologiske rigge samles i tilstrækkelig grad at optage CMAP og Mune, men grænsefladen kan være nødvendigt at blive justeret for at lette stimulering justering og hurtig identifikation af CMAP og SMUP svar. Vi har tidligere udnyttet de teknikker til CMAP og Mune beskrevet her for at tillade hurtig og reproducerbar vurdering af ischiadicus innerverede muskel i bagbenet hos mus i den tidlige postnatale periode til voksenalderen 5. Disse teknikker gør det muligt vurdering musemodeller, når adfærdsmæssige test for motorisk funktion ikke er muligt eller er mindre pålidelige. Anvendelsen af ​​denne teknik til neonatale mus letter undersøgelse af motorenheden udvikling og har potentiale til at udvide vores forståelse af motor neuron innervation og beskæring. For eksempel har vi vist, at antallet af funktionelle motoriske enheder optaget med Mune vil stige ved beskæring, fra polyneuronal til mononeuronal innervation i den første to ugers af livet i neonatale mus 5. Evnen til at teste mus over lange tidsperioder med denne teknik egner sig til studiet af motorenheden respons på perifer nerveskade, arvelige neuromuskulære lidelser og ældning.

Motorenhed nummer estimering (Mune) blev oprindeligt beskrevet af McComas et al. over tre årtier siden 1. Den oprindelige teknik var en modifikation af forbindelsen muskel handling potentiale (CMAP) optagelse teknik, der beskæftigede en gradvis forøgelse af stimulation til at opnå submaksimale intervaller. Disse trin blev summeret og gennemsnittet for at bestemme en estimeret størrelse af en enkelt motorenhed potentiale (SMUP). Denne størrelse blev opdelt i CMAP reaktion på estimere antallet af motoriske enheder innerverer musklen, der testes. Efter den oprindelige beskrivelse, utallige variationer ved hjælp af både elektrofysiologiske svar og trinvis kraft (mekaniske) målinger er blevet anvendt i både humane studier og dyremodeller 2. Den Mune teknik blev ændret af Shefner og kolleger til at undersøge musemodeller af amyotrofisk lateral sklerose (ALS) 3, 4. I den nuværende beskrivelse, vi detalje simplifIED ændringer af Mune teknikker, der er hurtige til at udføre. Vigtigere er det, CMAP og Mune tillade pålidelige målinger i både neonatale og voksne mus 5-8. Erfarne enkeltpersoner kan udføre disse foranstaltninger i 10-20 min pr dyr, og gentagne målinger er mulige, der tillader køb af tidsseriedata 5. I de igangværende undersøgelser, beskæftiger vi en klinisk elektrodiagnostisk system. Det er vores erfaring, er kliniske elektrodiagnostisk systemer er optimeret til hurtig og effektiv indfangning af elektrofysiologiske data in vivo, kan alligevel standard elektrofysiologiske rigge nemt tilpasses til denne anvendelse.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Pro trimmer Pet Grooming Kit</td>
			<td>Oster</td>
			<td>078577-010-003</td>
			<td>clippers for hair removal</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Synergy T2 EMG system</td>
			<td>Natus Neurology</td>
			<td>Model no longer available</td>
			<td>portable electrodiagnostic system</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>monopolar needles 28 gauge</td>
			<td>Teca</td>
			<td>017K121</td>
			<td>cathode and anode stimulating electrodes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Alpine Biomed Digital Ring Electrode with twisted wires and 1.5 mm TP connectors.</td>
			<td>Alpine Biomed</td>
			<td>9013S0312</td>
			<td>recording electrodes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Helping Hands alligator clip with iron base</td>
			<td>Radio Shack</td>
			<td>64-079</td>
			<td>Maintaining recording electrode placement&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spectra 360 Electrode Gel&#160;</td>
			<td>Parker Laboratories</td>
			<td>9013G5012</td>
			<td>applied to reduce skin impedance</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>monoject curved tip irrigating syringe</td>
			<td>Covidien</td>
			<td>81412012</td>
			<td>utilized for application of electrode gel</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EMG needle cable</td>
			<td>Teca</td>
			<td>902-RLC-TP&#160;</td>
			<td>to connect monopolar electrodes to electrodiagnostic stimulator</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Disposable 2&#34; x 2&#34; Electrode or similar trimmed as needed</td>
			<td>Carefusion</td>
			<td>019-415000&#160;</td>
			<td>ground electrode</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Small Heating Plate with built-in RTD sensor, 15x10cm</td>
			<td>World Precision Instruments</td>
			<td>61830</td>
			<td>warming plate used with animal temperature controller to transmit heat to animal</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silicone pad for use with ATC2000</td>
			<td>World Precision Instruments</td>
			<td>503573</td>
			<td>conductive removable pad to cover warming plate for easy cleaning</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Animal temperature controller</td>
			<td>World Precision Instruments</td>
			<td>ATC2000</td>
			<td>low noise animal heating system for maintaining animal temperature</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Veterinarian petroleum-based ophthalmic ointment&#160;</td>
			<td>Puralube</td>
			<td>26870</td>
			<td>applied during anesthesia to avoid corneal injury</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

electrophysiological motor unit number estimation (mune) measuring compound muscle action potential (cmap) in mouse hindlimb muscles

Compound muscle action potential (CMAP) and motor unit number estimation (MUNE) are electrophysiological techniques that can be used to monitor the functional status of a motor unit pool in vivo. These measures can provide insight into the normal development and degeneration of the neuromuscular system. These measures have clear translational potential because they are routinely applied in diagnostic and clinical human studies. We present electrophysiological techniques similar to those employed in humans to allow recordings of mouse sciatic nerve function. The CMAP response represents the electrophysiological output from a muscle or group of muscles following supramaximal stimulation of a peripheral nerve. MUNE is an electrophysiological technique that is based on modifications of the CMAP response. MUNE is a calculated value that represents the estimated number of motor neurons or axons (motor control input) supplying the muscle or group of muscles being tested. We present methods for recording CMAP responses from the proximal leg muscles using surface recording electrodes following the stimulation of the sciatic nerve in mice. An incremental MUNE technique is described using submaximal stimuli to determine the average single motor unit potential (SMUP) size. MUNE is calculated by dividing the CMAP amplitude (peak-to-peak) by the SMUP amplitude (peak-to-peak). These electrophysiological techniques allow repeated measures in both neonatal and adult mice in such a manner that facilitates rapid analysis and data collection while reducing the number of animals required for experimental testing. Furthermore, these measures are similar to those recorded in human studies allowing more direct comparisons.

Teknikkerne til CMAP og Mune beskrevet i denne rapport tillade optagelse af den neuromuskulære funktion af ischiadicus innerverede bagben muskler under anvendelse af minimalt invasiv elektrode placering (figur 1). Supramaksimal CMAP størrelse, som repræsenterer den samlede produktion fra en muskel gruppe, kan beskrives ved hjælp af parametrene for amplitude og areal (figur 2), men i de nuværende metoder, vi bruger amplitude til at kvantificere CMAP og SMUP størrelser. Da de CMAP modforanstaltninger opsummeres depolarisering af muskelfibre i en muskel, kan patologi overalt fra motor neuron til muskelfibrene medføre reduktion i CMAP størrelse. Derfor CMAP giver en fremragende mål for den samlede funktionelle status. Som forventet, vil CMAP størrelse stige under udvikling 5. På grund af kompenserende ændringer, der kan opstå efter denervering (dvs. sikkerhedsstillelse spiring), kan CMAP størrelse opretholdes trods processer motorisk NEUReller motor axonal tab. Derfor er teknikken med Mune nødvendigt at foretage motorneuroner eller axon input til muskel eller gruppe af muskler, der testes. Registrering af de enkelte trin (figur 3) muliggør estimering af den gennemsnitlige produktion af enkelte motoriske enheder (SMUP størrelse) for at give mere detaljerede oplysninger om funktionelle status af motoriske enheder. CMAP og Mune kan anvendes til at måle neuromuskulære funktion i forskellige musemodeller for neuromuskulær sygdom. I figur 4 er fund i en voksen kontrol mus og en voksen mus 11 uger efter iskiasnerven crush kontrast. Efter iskiasnerven crush, er Mune alvorligt reduceret 50 estimerede funktionelle motoriske enheder sammenlignet med normale fund af 278 funktionelle motoriske enheder i kontrol mus. I modsætning hertil CMAP amplitude i findelte animalske (39,6 mV baseline-til-spids, 74,9 mV spids-til-spids) viser kun mild reduktion i forhold til kontrol (49,0 mV baseline-til-peak, 84,2 mV spids til spids) på grund af sikkerhedsstillelse spiring. <img alt="Figur 1" src="/files/ftp_upload/52899/52899fig1.jpg" /> Figur 1. Placering af elektroder. Den sorte (E1) &quot;aktive&quot; elektrode (A) og rød (E2) &quot;reference&quot; elektrode (B) er placeret over gastrocnemius ved den proksimale del af gastrocnemius ved knæet. Den stimulerende katode (sort) (C) og anode (rød) (D) er indsat subkutant proximalt til registreringselektroderne at generere distale reaktioner. En engangs disk elektrode (D) er placeret på bagben, hale eller korsbenet som begrundelse for at minimere artefakt. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52899/52899fig1large.jpg" target="_blank">Klik her for at se en større version af dette tal.</a> Figur 2. Forbindelse Muscle aktionspotentiale. Afbilledet er en illustration af en repræsentativ CMAP respons. (A) baseline-til-spids amplitude måles fra isoelektriske baseline til den oprindelige negative peak (negativ spænding er afbildet over baseline). ( B) spids-til-spids-amplitude måles fra negative spidsspænding til positiv spidsspænding. Den grå-skraverede område angiver det negative topareal. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52899/52899fig2large.jpg" target="_blank">Klik her for at se en større version af dette tal.</a> <img alt="Figur 3" src="/files/ftp_upload/52899/52899fig3.jpg" /> Figur 3. Trinvise svar. To repræsentative trinvise svar er vist overlejret og i Isolation. For Mune beregning amplituder hver stigning måles peak-to-peak. Increment # 1 er den oprindelige alt-eller-ingen optaget respons og repræsenterer en enkelt potentiel motorenhed (SMUP). Hver efterfølgende tilvækst (# 2-10) repræsenterer en kvantalt stigning oven på forudgående svar. Derfor at opnå de SMUP amplituder for trin 2-10, er amplituden af den tidligere svar trækkes fra amplituden af tilvækst opnås. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52899/52899fig3large.jpg" target="_blank">Klik her for at se en større version af dette tal.</a> <img alt="Figur 4" src="/files/ftp_upload/52899/52899fig4.jpg" /> Figur 4. Eksempel Sciatic CMAP og Mune. (A) Sciatic sammensatte muskel handling potentiale (CMAP) i en voksen (6 måneder) kontrol mus med baseline-til-top amplitude på 49,0 mV og peak-til-peak amplitude på 84,2 mV. Screen følsomhed = 10 mV pr division og skærm varighed 10 ms. (B) Ti tilsvarende trinvise reaktioner (i kontrolgruppen mus) med total amplitude på 3,028 mV er divideret med 10 for at bestemme gennemsnitlige SMUP størrelse (0,3028 mV). Screen følsomhed = 0,5 mV og feje hastighed på 1 ms pr division. Beregnet Mune = 278 (Mune = CMAP / gennemsnitlig SMUP (84,2 mV / 0,3028 mV)) (C) Sciatic CMAP 11 uger efter iskiasnerven crush på en voksen mus (6 måneder) viser mildt reduceret baseline-til-spids amplitude ( 39,6 mV) og peak-to-peak amplitude (74,9 mV). Screen følsomheden = 10 mV pr deling og scanningshastighed på 1 ms pr division. (D) Ti tilsvarende trinvise reaktioner (i mus med nerveknusning) med total peak-to-peak amplitude på 14,923 mV divideret med 10 for at opnå en gennemsnitlig SMUP størrelse 1,4923 mV. Screen følsomhed = 2 mV pr division og en sweep hastighed på 1 ms pr division. Beregnet Mune = 50 (Mune = CMAP/ gennemsnitlig SMUP (74,9 mV / 1,4923 mV)). (** Bemærk de forskellige følsomhed for trinvise reaktioner ischiadicus crush mus). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52899/52899fig4large.jpg" target="_blank">Klik her for at se en større version af dette tal.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Electrophysiological Motor Unit Number Estimation MUNE Measuring Compound Muscle Action Potential CMAP in Mouse Hindlimb Muscles at JoVE.com

Electrophysiological Motor Unit Number Estimation MUNE Measuring Compound Muscle Action Potential CMAP in Mouse Hindlimb Muscles

Vi præsenterer raffinerede protokoller, der tillader in vivo monitorering af motorenheden funktion i mus. Teknikker til måling forbindelse muskel aktionspotentiale (CMAP) og motorenhed nummer estimation (Mune) i musebagbenet muskler innerveres af iskiasnerven beskrives.

Elektrofysiologisk Motor Unit Number Estimation (Mune) Måling Forbindelse muskel aktionspotentiale (CMAP) i mus bagben Muskler

Compound muscle action potential (CMAP) and motor unit number estimation (MUNE) are electrophysiological techniques that can be used to monitor the ...

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Anatomy and Physiology

Behavior

Unit 1

Electrophysiological Motor Unit Number Estimation (MUNE) Measuring Compound Muscle Action Potential (CMAP) in Mouse Hindlimb Muscles

Muscle Tissue

SCIENTISTS IN ACTION

Inchworming: A Novel Motor Stereotypy in the BTBR T+ Itpr3tf/J Mouse Model of Autism

Inchworming: A Novel Motor Stereotypy in the BTBR T+ Itpr3tf/J Mouse Model of Autism

Inchworming: A Novel Motor Stereotypi i BTBR<em&gt; T<sup&gt; +</sup&gt; Itpr3<sup&gt; Tf</sup</em&gt; / J musemodel for Autisme

Autism Spectrum Disorder (ASD) is a behaviorally defined neurodevelopmental disorder characterized by decreased reciprocal social interaction, abnormal ...

Corticospinal Excitability Modulation During Action Observation

Corticospinal Excitability Modulation under handlingsobservation

This study used the transcranial magnetic stimulation/motor evoked potential (TMS/MEP) technique to pinpoint when the automatic tendency to mirror someone ...

Methods to Explore the Influence of Top-down Visual Processes on Motor Behavior

Metoder til at udforske Indflydelse af Top-down Visual processer på motorisk adfærd

Kinesthetic awareness is important to successfully navigate the environment. When we interact with our daily surroundings, some aspects of movement are ...

Irrelevant Stimuli and Action Control: Analyzing the Influence of Ignored Stimuli via the Distractor-Response Binding Paradigm

Irrelevante stimuli fra og Action Control: Analysere Indflydelse Ignorerede Stimuli via distraktoren-respons Bindende Paradigm

Selection tasks in which simple stimuli (e.g. letters) are presented and a target stimulus has to be selected against one or more distractor stimuli are ...

Topographical Estimation of Visual Population Receptive Fields by fMRI

Topografisk Estimering af Visual Befolkning Receptiv Fields ved fMRI

Visual cortex is retinotopically organized so that neighboring populations of cells map to neighboring parts of the visual field. Functional magnetic ...

The Modified Hole Board - Measuring Behavior, Cognition and Social Interaction in Mice and Rats

Den modificerede Hole Board - Måling Behavior, Erkendelse og social interaktion hos mus og rotter

This protocol describes the modified hole board (mHB), which combines features from a traditional hole board and open field and is designed to measure ...

The "Motor" in Implicit Motor Sequence Learning: A Foot-stepping Serial Reaction Time Task

"Motor" i implicitte Motor sekvens læring: en mund-stepping seriel reaktion tid opgave

This protocol describes a modified serial reaction time (SRT) task used to study implicit motor sequence learning. Unlike the classic SRT task that ...

A Simple and Low-cost Assay for Measuring Ambulation in Mouse Models of Muscular Dystrophy

En enkel og billig analyse til måling af Ambulation i musemodeller af Muskelsvindfonden

Measuring functional outcomes in the treatment of muscular dystrophy is an essential aspect of preclinical testing. The assessment of voluntary ambulation ...

Measuring Active and Passive Tameness Separately in Mice

Måling af aktive og Passive Tameness separat i mus

Domesticated animals such as dogs and laboratory mice show a high level of tameness, which is important for humans to handle them easily. Tameness has two ...

Continuous Noninvasive Measuring of Crayfish Cardiac and Behavioral Activities

Kontinuerlig Noninvasive måling af krebs hjerte og adfærdsmæssige aktiviteter

A crayfish is a pivotal aquatic organism that serves both as a practical biological model for behavioral and physiological studies of invertebrates and as ...