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 protokollen ble godkjent av og fester seg til dyr omsorg og etikk retningslinjene fra Ohio State University Wexner Medical Center. 1. Animal Forberedelse og Anesthesia <ol><li> Bruk hansker ved håndtering av mus. </li><li> Anesthetize mus med inhalert isofluran og sted i liggende stilling. Indusere anestesi bruker 3-5% isofluran og en L per minutt O 2 flow rate. Etter induksjon av anestesi, opprettholde anestesi på 2-3% og en L per minutt O to strømningshastighet. <ol><li> Juster O 2 strøm og isofluran prosent for adekvat anestesi i henhold til dyrets sykdomstilstand, alder og respirasjonsfrekvens. Mindre eller svakere dyr kan kreve mindre isofluran for tilstrekkelig anestesi (dvs 1,5- 2,5% isofluran). </li><li> Bekreft tilstrekkelig anestesi ved å bruke lys bakben footpad trykk med en gjenstand som pinsett til å demonstrere manglende uttak respons.; </li></ol></li><li> Temperaturen holdes ved 37 ° C overflatetemperatur med en termostatisk varmeplate som variasjon i temperaturen kan påvirke CMAP størrelse og varighet. </li><li> Påfør veterinær petroleumsbasert salve til øynene for å hindre tørrhet. Overvåke nivået av anestesi observere pusterytme og vurdere for abstinens svar følgende trykk påføres foten pad via tang. </li><li> Fjern hår fra bakben å bli undersøkt ved hjelp av Clippers. Etter fjerning av hår fra bakben (e) som skal studeres, lett strekker bakbena på kneet, bortføre ved hoftene og feste til arbeidsflaten ved hjelp av klebebånd (som vist i figur 1). </li><li> Etter de CMAP og mune innspillinger og seponering av anestesi, ikke la dyr uten tilsyn før det har gjenvunnet nok bevissthet til å opprettholde sternal recumbency. Ikke returnere dyr til selskap av andre dyr til fullt restituert. </li></ol> 2. Recording Setup og utstyr <ol><li> Plasser elektrodene for CMAP og mune innspillinger som er avbildet i figur 1. </li><li> Bruk to fine ringelektroder for opptaks elektroder. <ol><li> Plasser den aktive (E1) ring elektroden på huden som ligger over den proksimale delen av gastrocnemius muskel av bakben, ved kneleddet, og referanse (E2) ring elektroden på huden over midt metatarsal del av foten. </li><li> For å redusere impedans, frakk huden bak de ringelektroder med gel til tilstrekkelig mette rest hår og maksimere elektrode-hudkontakt. Unngå overdreven bruk av elektrode gel da dette kan føre til elektrisk bro mellom elektroder og kan hindre nøyaktig registrering. </li></ol></li><li> For stimulering av isjiasnerven ved den proksimale bakben, bruke to isolert 28 g monopolare nåler som katode og anode. Sett katoden ved området av den proksimale bakbenet og sette inn anode mer proksimalt i underhud liggende sacrum. <ol><li> Unngå å sette inn de stimulerende elektroder altfor nære på isjiasnerven eller for dypt at det ville direkte skade på isjiasnerven eller annen struktur. Figur 1 viser plassering av elektrodene. </li></ol></li><li> For jordelektroden, plasserer en engangs underlag elektrode på den kontralaterale hind lem eller hale. </li></ol> 3. Data Acquisition <ol><li> Isjias CMAP <ol><li> Skaff hofte CMAP svar ved å stimulere isjiasnerven med firkant-bølge pulser på 0,1 ms varighet og intensitet varierer 1-10 mA. </li><li> Erverve CMAP responser med økende intensitet stimuli inntil amplituden av responsen ikke lenger øker. Deretter, for å sikre supramaksimal stimulering, øke stimuleringen til ~ 120% av stimulus intensitet anvendes for å oppnå en maksimal respons, og oppnå en ytterligere reaksjon. Hvis det ikke er ytterligere øke in CMAP størrelse, spille inn dette svaret som maksimal CMAP. </li><li> Record baseline-til-topp og topp-til-topp CMAP amplituder i mV (figur 2). </li></ol></li><li> Gjennomsnittlig Enkelt Motor Unit Potential (SMUP) Størrelse og mune Beregning <ol><li> Bestem gjennomsnittlig én motorenheten potensiale (SMUP) størrelse med en inkrementell stimulering teknikk 1. For å oppnå inkrementelle responser, leverer submaksimal stimulering av 0,1 ms varighet ved en frekvens på 1 Hz og samtidig øke intensiteten på 0,03 mA trinn for å oppnå den minimale alt-eller-ingen svar. Skaff den første responsen med stimulus intensitet between 0,21 mA og 0,70 mA. <ol><li> Dersom den første reaksjon ikke forekommer med stimulusintensiteten between 0,21 mA og 0,70 mA, juster stimulerende katoden stilling enten nærmere eller lenger vekk fra posisjonen av isjiasnerven i den proksimale lår for å redusere eller øke den nødvendige stimulus intensitet, respektivt. </li><li> Hvis det første jegncremental respons er oppnådd med en stimulus intensitet between 0,21 mA og 0,70 mA og oppfyller kriteriene nevnt nedenfor (3.2.2), lagre og spille inn flere intervaller med økende stimulanse intensiteter justering i trinn på 0,03 mA for å få et totalt 9 flere trinn som oppfyller de etablerte kriteriene. </li></ol></li><li> Under målinger av inkrementelle tiltak, sikre at hver økning oppfyller følgende kriterier. <ol><li> Sørge for at den første negative toppen av de trinnvise reaksjoner er innrettet temporært i den negative topp av den maksimale responsen CMAP vist som det skraverte parti av CMAP illustrasjonen i figur 2. </li><li> Sørg for at hver inkrementell responsen er stabil og uten fraksjonering, etablert ved å observere tre like svar. Skille visuelt inkrementelle responser i sanntid (oppå de tidligere innspilte intervaller). Merk: Hvert trinn skal være visuelt tydeligog større sammenlignet med den foregående reaksjon (figur 3). Analyse i sanntid gjør at anerkjennelse av større amplitude (inkrementelle) respons i forhold til tidligere svar, og små endringer kan tilskrives bakgrunnsstøy kan ignoreres. Et overlagret lys av 10 trinn er vist i figur 4 (B og D) for ytterligere å illustrere dette. </li><li> Etter visuelt bekrefter hvert trinn, sørge for at den målte amplitude forskjell (bekreftet respons-amplitude av tidligere svar = amplitude forskjell) er minst 25 uV. </li><li> Hvis økningen er mindre enn 25 uV, kast og re-måle responsen. Etter at opptaket 10 inkrementelle responser, vurdere intervaller for å sikre at amplituden av hver enkelt trinnvis reaksjon er ikke større enn 1/3 av summen av alle de ti intervaller (dvs. den totale amplitude av den endelige respons). Dersom dette vilkåret ikke er oppfylt, re-måle inkrementelle svar. </li></ol></li><li> Gjennomsnitt de 10 inkrementelle verdier for å gi et anslag av gjennomsnittlig én motorenheten potensiale (SMUP) amplitude (figur 3). Merk: Figur 3 beskriver grunnlag av den gjennomsnittlige SMUP beregning, men den gjennomsnittlige SMUP amplitude kan enkelt beregnes ved å dele hele amplituden av den endelige trinnvise reaksjon av det totale antall trinn (dvs. 10). Eksempel individuelle SMUP beregninger (illustrert i figur 3): SMUP 1 = peak-to-peak amplitude av tilveksten 1 SMUP 1 = 0,050 mV SMUP 2 = (topp-til-topp amplituden for inkrement 2) - (topp-til-topp amplituden for økning 1) SMUP 2 = 0.150 mV-0.050 mV = 0.100 mV <ol><li> Beregne hver påfølgende økning (opp til totalt 10), og lage et gjennomsnitt på trinn de ti. </li></ol></li><li> Beregn mune ved å dividere den maksimale amplitude CMAP (peak-to-peak) av den gjennomsnittlige SMUP amplitude (topp-til-topp). (MUNE = CMAP / gjennomsnittlig SMUP). I noen elektrosystemer, blir de trinn SMUP målt i uV mens CMAP tilveiebringes typisk i mV. Når det er nødvendig, konvertere CMAP og SMUP resultatene til lignende enheter før mune beregningen. </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 tiltak ofte benyttes i forskningsstudier og i overvåkning av pasienter med nevromuskulære sykdommer som ALS og spinal muskelatrofi (SMA) 9, 10. For eksempel, i SMA, CMAP og mune korrelerer godt med alder, alvorlighetsgrad og klinisk tiltak av funksjon 10-14. Begge tiltakene er minimal invasiv og tillate vurdering av funksjon i lengderetningen i samme individ. Viktigere, kan disse tiltak ikke måle aktivering eller rekruttering av motorenheten ved kortikale motoriske nevroner, men de gir en klinisk relevant vurdering av integriteten av motoriske nevroner og dets funksjonelle motstykke, motorenheten. Dyremodeller av neuromuskulære sykdommer er avgjørende for forståelsen av patogene mekanismer av human sykdom og til den prekliniske utvikling av potensielt effektive terapeutiske midler. Evnen til å oversette utfallsmål og biomarkører som kan væreutnyttes på tvers av arter kan forenkle og fremskynde oversettelsen av lovende prekliniske funn til kliniske studier. Flere grupper har tidligere brukt både elektrofysiologiske og tvinge (mekaniske) målinger for å anslå motorenheten funksjon i musemodeller 2-4, 15-22. På grunn av den relative kompleksitet tiltak har vi raffinert disse teknikkene i et visuelt format for å tillate mer utstrakt bruk og implementering i mus. Formatet på video demonstrasjon og undervisning, gjør viktige skritt i prosedyren for å bli markert og potensielle fallgruver tas opp. Anvendelsen av disse teknikkene til preklinisk testing av mulige behandlingsformer i motoriske nervesykdommer kan forbedre oversettelsen av mulige behandlingsmetoder fra mus til sykdom hos mennesker. Det er flere viktige skritt i prosessen med å anskaffe de CMAP og mune svar. Riktig og konsekvent opptak elektrodeplassering og tilstrekkelig elektrode kontakt med hindlem er kritiske for reproduserbar måling av amplitude, og for å redusere bakgrunnsstøy. Derfor bør tette kontakten mellom bakben hud og elektroder være konsekvent bekreftet. Vi har funnet at overflateelektroder gir mer konsistente CMAP og mune innspillinger enn nålelektroder. På grunn av svært tynne subcutaneous vev, kan små bevegelser av nål opptegningsoverflaten føre til store variasjoner i CMAP amplituder. I tillegg er mer invasive natur nålelektroder ikke optimal for nyfødte mus eller longitudinelle studier på grunn av potensielle muskel avbrudd og skade. En mulig ulempe med ikke-selektive, overflate- elektrode opptak angår muligheten for redusert fenotype oppløsning hvis en bestemt muskel er mer eller mindre involvert i forhold til en annen, og dette har blitt rapportert i en musemodell 21 ALS. Anskaffelse gjennomsnittlig SMUP størrelse er teknisk mer utfordrende i forhold til CMAP. På grunn av de mindre response størrelse (i størrelsesorden uV heller enn mV) bakgrunnsstøyen kan bli mer problematisk. Bakgrunnsstøyen kan reduseres ved å justere den første elektrode, katoden, anoden, og sjekke annet elektrisk utstyr i nærheten av eksperimentelle oppsettet. En Faradays bur, som vanligvis brukes for intracellulære elektrofysiologi, ikke er nødvendig. Visuell bestemmelse av de enkelte SMUP svarene er mest vanskelig ferdighet til å erverve og krever øvelse for konsistente resultater med tilstrekkelig repeterbarhet. Det er viktig å sikre at SMUPs som blir registrert initiere innenfor varigheten av den maksimale CMAP respons. Vi har definert kriterier for aksept av individuelle inkrementelle tiltak for å gjøre denne prosessen enklere å utføre og å øke intra- og inter-rater reliabilitet. En mulig ulempe med inkrementell mune teknikken inkluderer muligheten for å overestimere antall funksjonelle motoriske enheter på grunn av veksling av motor enheter. Vi har benyttet en teknikk som ligner Shefner et al. ved at hver respons bør reproduserbart sett totalt 3 ganger for å redusere virkningen av dette fenomenet tre. I vår erfaring går kliniske electrodiagnostic systemer optimalisert for de studiene som er beskrevet her på grunn av forbedret sensor-electrodiagnostic system grensesnitt ergonomi gjør det enkelt og kontroll. De to-kanals system benyttes i vår lab er utstyrt med to ikke-byttet forsterker kanaler som bruker en forsterker med 24 bit analog til digital omformer og en samplingsfrekvens på 48 kHz per kanal. Hardware gain kan justeres fra 10nV til 100 mV / divisjon. Den lavfrekvente filter har et område fra 0,2 Hz til 5 kHz, og den filterinnstillinger høye frekvensområde fra 30 Hz-10 kHz. En konstant-strøm stimulator brukes (intensitet: 0-100 mA; varighet: 0.02-1 ms). De fleste kliniske systemer har lignende hensiktsmessige egenskaper, og kan justeres for å ta opp tilstrekkelig CMAP og mune responser. Additionally kan standard elektro rigger settes sammen til tilstrekkelig posten CMAP og mune, men grensesnittet kan være nødvendig å justere for enkel justering stimulering og rask identifisering av CMAP og SMUP svar. Vi har tidligere benyttet teknikker for CMAP og mune beskrevet her for å tillate rask og reproduserbar vurdering av isjiasinnervert muskulatur i bakbenet hos mus i løpet av tidlig barseltiden til voksen alder 5. Disse teknikkene tillater vurdering i musemodeller når atferds testing for motorisk funksjon ikke er mulig eller er mindre pålitelige. Anvendelse av denne teknikken for å neonatale mus letter undersøkelsen av motorenheten utvikling og har potensial til å øke vår forståelse av motoriske nevroner innervasjon og beskjæring. For eksempel har vi vist at antall funksjonelle motoriske enheter registrert med mune vil øke i løpet av beskjæring fra polyneuronal til mononeuronal innervation under de to første ukens av livet i neonatal mus fem. Evnen til å teste mus over lange tidsperioder med denne teknikken gir seg til studiet av motorenheten som reaksjon på perifer nerveskade, arvelige nevromuskulære sykdommer og aldring.

Motorenheten antall estimering (mune) ble opprinnelig beskrevet av McComas et al. over tre tiår siden en. Den opprinnelige teknikk var en modifikasjon av forbindelsen muskel virkningspotensialet (CMAP) opptaksteknikk som anvendes en gradvis økning av stimulering for å oppnå submaksimale trinn. Disse trinn ble summert og i gjennomsnitt for å avgjøre en estimert størrelsen på en enkelt motorenheten potensiale (SMUP). Denne størrelsen ble delt inn i CMAP reaksjon for å estimere antall motorenhetene innervating muskelen som testes. Etter den opprinnelige beskrivelse, mange varianter med både elektrofysiologiske responser og inkrementell kraft (mekanisk) målinger har vært brukt i begge studier på mennesker og dyremodeller 2. Den mune teknikken ble endret av Shefner og kolleger til å undersøke musemodeller av Amyotrofisk lateral sklerose (ALS) tre, fire. I dagens beskrivelse, vi detalj simplifIED modifikasjoner av mune teknikker som er raske til å utføre. Viktigere, CMAP og mune tillate pålitelige tiltak i både nyfødte og voksne mus 5-8. Erfarne personer kan utføre disse tiltakene i 10-20 min per dyr, og gjentatte tiltak er gjennomførbart som tillater kjøp av longitudinelle data 5. I dagens studier, ansetter vi en klinisk electrodiagnostic system. I vår erfaring går kliniske electrodiagnostic systemer optimalisert for rask og effektiv fangst av elektrofysiologiske data i vivo, kan likevel vanlige elektro rigger enkelt tilpasses for dette programmet.

<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.

Teknikker for CMAP og mune beskrevet i denne rapporten tillate opptak av nevromuskulær funksjon av hofte stimuleres hind lem muskler utnytte minimal invasiv elektrodeplasseringen (figur 1). Supramaksimalt CMAP størrelse, som representerer den totale produksjonen fra en muskelgruppe, kan beskrives ved hjelp av parameterne for amplitude og området (figur 2), men i dagens metoder, bruker vi amplitude til å kvantifisere CMAP og SMUP størrelser. Siden CMAP responstiltak summert depolarisering av muskelfibrene i en muskel, kan patologi alt fra den motoriske nervecellen til muskel fiber føre til reduksjon i CMAP størrelse. Derfor gir CMAP et utmerket mål på den totale funksjonsstatus. Som forventet, vil CMAP størrelse øke under utvikling 5. På grunn av kompenserende endringer som kan oppstå etter denervering (dvs. sikkerhet spirende), kan CMAP størrelse opprettholdes til tross for prosesser av motor Neurpå eller motor aksonal tap. Derfor er teknikken med mune som kreves for å bestemme den motoriske nevroner eller axon inngangssignal til muskel eller muskelgruppe som blir testet. Innspilling av individuelle trinn (figur 3) tillater estimering av gjennomsnittlig produksjon på enkle motoriske enheter (SMUP størrelse) for å gi mer detaljert informasjon om funksjonell status av motoriske enheter. CMAP og mune kan benyttes til å måle neuromuskulær funksjon i forskjellige musemodeller av neuromuskulære sykdommer. I figur 4, er resultatene i en voksen mus og styre en voksen mus 11 uker etter isjiasnerven knuse kontrast. Etter isjiasnerven knuse, er mune sterkt redusert på 50 estimerte funksjonelle motoriske enheter sammenlignet med normale funn av 278 funksjonelle motoriske enheter i kontroll mus. I motsetning til dette CMAP amplituden i den knuste dyret (39,6 mV baseline-til-topp, 74,9 mV topp-til-topp) viser bare mild reduksjon i forhold til kontroll (49,0 mV baseline-å-topp, 84,2 mV peak-to-peak) på grunn av sikkerhet spirende. <img alt="Figur 1" src="/files/ftp_upload/52899/52899fig1.jpg" /> Figur 1. Plassering av elektrodene. Den svarte (E1) &quot;aktive&quot; elektrode (A) og røde (E2) &quot;referanse&quot; opptakselektrode (B) er plassert over gastrocnemius ved den proksimale delen av gastrocnemius ved kneet. Den stimulerende katode (sort) (C) og anoden (rødt) (D) er innsatt subkutant proksimalt til opptaks elektrodene til å generere distale responser. En engangs disk elektrode (D) er plassert på bakben, hale eller sacrum som jording for å minimere gjenstand. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52899/52899fig1large.jpg" target="_blank">Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.</a> Figur 2. Forbindelse Muscle aksjonspotensial. Bildet er en illustrasjon av en representativ CMAP respons. (A) baseline-til-topp amplitude måles fra det isoelektriske grunnlinjen til den opprinnelige negative spiss (negativ spenning er avbildet ovenfor grunnlinjen). ( B) Et topp-til-topp amplitude måles fra negativ til positiv toppspenning topp spenning. Den grå-skyggelagte området betegner den negative toppområdet. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52899/52899fig2large.jpg" target="_blank">Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.</a> <img alt="Figur 3" src="/files/ftp_upload/52899/52899fig3.jpg" /> Figur 3. Inkrementelle svar. To representative inkrementelle svar er vist lagret og i isolasjon. For mune beregnings amplitudene hver økning måles peak-to-peak. Tilveksten # 1 er den første alt-eller-ingen respons registreres og representerer en enkelt motorenheten potensiale (SMUP). Hver etterfølgende inkrement (# 2-10) representerer en økning quantal overlagret på den tidligere respons. Derfor å få tak i de SMUP amplitudene for trinn 2-10, er amplituden av tidligere svar trekkes fra amplitude av tilveksten oppnådd. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52899/52899fig3large.jpg" target="_blank">Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.</a> <img alt="Figur 4" src="/files/ftp_upload/52899/52899fig4.jpg" /> Figur 4. Eksempel Sciatic CMAP og mune. (A) Sciatic Forbindelse muskelaksjonspotensial (CMAP) hos en voksen (6 måneders alder) kontroll mus med grunnlinje-til-topp amplitude på 49,0 mV og topp-til-peak amplitude på 84,2 mV. Screen følsomhet = 10 mV per divisjon og skjermen varighet 10 ms. (B) Ti tilsvar inkrementelle svar (i kontrollgruppen mus) med total amplitude på 3,028 mV er delt med 10 for å bestemme gjennomsnittlig SMUP størrelse (0,3028 mV). Screen følsomhet = 0,5 mV og sveipehastighet på 1 ms per divisjon. Beregnet mune = 278 (mune = CMAP / gjennomsnittlig SMUP (84.2 mV / 0,3028 mV)) (C) Sciatic CMAP 11 uker etter isjiasnerven forelsket i en voksen mus (6 måneder) som viser svakt redusert baseline-to-peak amplitude ( 39,6 mV) og topp-til-topp-amplitude (74,9 mV). Skjerm følsomhet = 10 mV pr divisjon og sveipehastighet på 1 ms pr divisjon. (D) Ti tilsvarende inkrementelle responser (i mus med nerve knuse) med total spiss-til-spiss amplituden av 14,923 mV dividert med 10 for å få et gjennomsnitt SMUP Størrelsen på 1,4923 mV. Screen følsomhet = 2 mV per divisjon og en sveipehastighet på 1 ms per divisjon. Beregnet mune = 50 (mune = CMAP/ gjennomsnittlig SMUP (74.9 mV / 1,4923 mV)). (** Legg merke til forskjellig følsomhet for de inkrementelle svarene av hofte knuse mus). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52899/52899fig4large.jpg" target="_blank">Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.</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 presenterer raffinerte protokoller som tillater in vivo overvåking av motorenheten funksjon i mus. Teknikker for å måle sammensatte muskel aksjonspotensial (CMAP) og motorisk enhet nummer estimering (mune) i mus hind lem muskler innerverte av isjiasnerven blir beskrevet.

Elektro Motor Unit Number Estimering (mune) Måling forbindelse Muscle aksjonspotensial (CMAP) i Mouse bakben 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 Mouse Model of Autism

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

Corticospinal Excitability Modulation During Action Observation

Kortikospinal spenningsmodulering under observasjon av tiltak

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 for å Utforsk Influence of top-down Visual Prosesser på Motor Behavior

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 og handling Control: Analysere Influence of Ignorerte Stimuli via distraktøranalyse-Response Binding 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 av Visual Befolkning Mottakelig Felt av 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

Forandringer Hole Board - Måling Behavior, kognisjon og sosialt samspill i 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

"Motoren" i implisitt Motor sekvens læring: en fot-stepping føljetong reaksjon tid oppgave

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 rimelig analysen for å måle Ambulation i musen modeller av muskeldystrofi

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

Måle aktiv og passiv 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 måle kreps Cardiac og atferdsmessige 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 ...