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).

Detta protokoll har godkänts av och följer riktlinjerna för djurskötsel och etik i Ohio State University Wexner Medical Center. 1. Animaliska Förberedelser och anestesi <ol><li> Använd handskar vid hantering möss. </li><li> Söva möss med inhalerade isofluran och placera i framstupa läge. Inducera anestesi använder 3-5% isofluran och 1 L per minut O 2 flödet. Efter induktion av anestesi, upprätthålla anestesi vid 2-3% och en L per minut O 2 flödeshastighet. <ol><li> Justera O 2 flödet och isofluran procentsats lämpliga anestesi enligt djurets sjukdomstillstånd, ålder och andningsfrekvens. Mindre eller svagare djur kan kräva mindre isofluran för adekvat anestesi (dvs. 1,5- 2,5% isofluran). </li><li> Bekräfta tillräcklig bedövning genom att trycka lätt bakdelen trampdynan tryck med ett föremål såsom pincett för att visa en brist på tillbakadragande svar.; </li></ol></li><li> Upprätthåll temperaturen vid 37 ° C yttemperatur med en termostatisk värmeplattan som variation i temperatur kan påverka CMAP storlek och varaktighet. </li><li> Applicera veterinär petroleumbaserade salva ögonen för att förhindra torrhet. Övervaka nivån av anestesi observera andningsfrekvens och bedöma för abstinenssvar efter tryck appliceras på trampdynan via pincett. </li><li> Ta håret från bakdelen som ska studeras med hjälp av Clippers. Efter avlägsnande av hår från bakbenet (er) som skall studeras, lätt förlänga bakbenen vid knäet, föra bort vid höften och anbringa på arbetsytan med tejp (såsom visas i fig 1). </li><li> Efter de CMAP och mune inspelningar och utsättande av anestesi, inte lämnar djur utan tillsyn tills den har återfått tillräckligt medvetandet att upprätthålla sternala VILA. Skicka inte tillbaka djuret till sällskap av andra djur tills återhämtat sig helt. </li></ol> 2. RInspelning Setup och utrustning <ol><li> Placera elektroderna för CMAP och mune inspelningar enligt bild 1. </li><li> Använd två fina ringelektroder för inspelningselektroderna. <ol><li> Placera den aktiva (E1) ringelektrod på huden som ligger över den proximala delen av gastrocnemiusmuskeln i bakbenet, vid knäleden, och referensringen (E2) elektroden på huden över mitt metatarsal delen av foten. </li><li> För att minska impedansen, täcka huden underliggande ringelektrod med gel för att tillräckligt mätta rest hår och maximera kontakt mellan elektrod och hud. Undvik överdriven tillämpning av elektrodgel eftersom det kan orsaka en elektrisk brygga mellan elektroderna och kan förhindra korrekt inspelning. </li></ol></li><li> För stimulering av ischiasnerven vid den proximala bakbenet, använda två isolerade 28 G monopolära nålar som katoden och anoden. Sätt i katoden vid området för den proximala bakbenet och sätt i anode mer proximalt i den subkutana vävnaden som ligger över korsbenet. <ol><li> Undvik att sätta in de stimulerande elektroder alltför nära ischiasnerven eller alltför djupt att det skulle direkt skada ischiasnerven eller annan struktur. Figur 1 illustrerar elektrodplacering. </li></ol></li><li> För jordelektroden, placera en engångs ytelektrod på den kontra bakbenet eller svans. </li></ol> 3. Data Acquisition <ol><li> Ischias CMAP <ol><li> Skaffa ischias CMAP svar genom att stimulera ischiasnerven med fyrkantpulser med 0,1 ms varaktighet och intensitet som sträcker sig från 1 till 10 mA. </li><li> Förvärva CMAP svar med ökande stimulusintensitet tills amplituden hos responsen inte längre ökar. Därefter, i syfte att säkerställa supramaximal stimulering, ökar stimuleringen till ~ 120% av stimulusintensitet utnyttjas för att erhålla en maximal respons och erhålla en ytterligare reaktion. Om det inte finns någon ytterligare öka in CMAP storlek, spela detta svar som den maximala CMAP. </li><li> Record baslinjen till topp och topp-till-topp CMAP amplituder i mV (Figur 2). </li></ol></li><li> Genomsnittlig Single Motor Unit Potential (SMUP) Storlek och Mune Beräkning <ol><li> Bestäm den genomsnittliga enda motorenheten potential (SMUP) storlek med en inkrementell stimulering teknik 1. För att erhålla inkrementella responser, leverera submaximal stimulering av 0,1 ms varaktighet vid en frekvens av 1 Hz och samtidigt öka intensiteten i 0,03 mA steg för att erhålla de minimala allt-eller-inget-svar. Skaffa den första svar med stimulusintensitet mellan 0,21 mA och 0,70 mA. <ol><li> Om det initiala svaret inte sker med stimulusintensitet mellan 0,21 mA och 0,70 mA, justera stimulerande katodläget antingen närmare eller längre bort från den position av ischiasnerven i den proximala låret för att minska eller öka krävs stimulusintensitet, respektive. </li><li> Om den initiala jagncremental svar erhålls med en stimulusintensitet mellan 0,21 mA och 0,70 mA och uppfyller de kriterier som anges nedan (3.2.2), lagra och spela in ytterligare steg med ökande stimulans intensiteter justering i steg om 0,03 mA för att erhålla totalt ytterligare 9 steg som uppfyller de uppställda kriterierna. </li></ol></li><li> Under mätningar av inkrementella svar, se till att varje ökning uppfyller följande kriterier. <ol><li> Se till att det negativa toppen av de inkrementella responser är inriktad tidsmässigt inom den negativa toppen för den maximala CMAP svaret visas som den skuggade delen av CMAP illustrationen i figur 2. </li><li> Se till att varje inkrementell svar är stabil och utan fraktionering, som inrättades genom att observera tre dubbla svar. Skilj visuellt inkrementella svar i realtid (lagras på tidigare inspelade steg). Obs: Varje steg bör vara visuellt distinktoch större jämfört med föregående svar (Figur 3). Analys i realtid möjliggör erkännande av större amplitud (inkrementella) svar jämfört med tidigare svar, och små förändringar hänförliga till bakgrundsbrus kan lämnas utan avseende. En överlagrad vy av 10 steg visas i fig 4 (B och D) för att ytterligare illustrera denna punkt. </li><li> Efter visuellt bekräfta varje steg, se till att den uppmätta amplituden skillnaden (bekräftad respons amplitud av tidigare svar = amplitud skillnad) är minst 25 μV. </li><li> Om ökningen är mindre än 25 μV, kassera och åter mäta svaret. Efter inspelningen 10 inkrementella svar utvärdera steg för att säkerställa att amplituden för varje enskild inkrementell svar inte är större än 1/3 av summan av alla tio steg (dvs. den totala amplituden för den slutliga svaret). Om detta villkor inte är uppfyllt, åter mäta enskilda svaren. </li></ol></li><li> Genomsnitt 10 inkrementella värdena för att ge en uppskattning av den genomsnittliga enda motorenheten potential (SMUP) amplitud (Figur 3). Anm: Figur 3 detaljer grundval av den genomsnittliga SMUP beräkning, men den genomsnittliga SMUP amplitud kan enkelt beräknas genom att dela hela amplituden hos den slutliga stegsvaret med det totala antalet steg (dvs 10). Exempel individuella SMUP beräkningar (som visas i figur 3): SMUP 1 = topp-till-topp amplitud ökningen 1 SMUP 1 = 0,050 mV SMUP 2 = (topp-till-topp-amplitud av inkrement 2) - (topp-till-toppamplituden hos inkrement 1) SMUP 2 = 0,150 mV-0.050 mV = 0,100 mV <ol><li> Beräkna varje efterföljande ökning (upp till totalt 10), och gör i genomsnitt tio stegen. </li></ol></li><li> Beräkna mune genom att dividera den maximala CMAP amplitud (topp till topp) med genomsnittligt SMUP amplitud (topp-till-topp). (MUNE = CMAP / genomsnittlig SMUP). I vissa elektrofysiologiska system är stegen SMUP mätt i μV medan CMAP tillhandahålls typiskt i mV. Vid behov, konvertera CMAP och SMUP resultat liknande enheter före mune beräkning. </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 och CMAP är kliniskt relevanta åtgärder ofta används i forskningsstudier och övervakning av patienter med neuromuskulära sjukdomar såsom ALS och spinal muskelatrofi (SMA) 9, 10. Till exempel i SMA, CMAP och Mune korrelerar väl med åldern, stränghet och klinisk mått på funktion 10-14. Båda åtgärderna är minimalt invasiva och möjliggöra en bedömning av funktion i längdriktningen i samma individ. Viktigt, kan dessa åtgärder inte mäta aktivering eller rekrytering av motorenheten genom kortikala motoriska nervceller, men de ger en kliniskt relevant bedömning av integritet motorneuron och dess funktionella motsvarighet, motorenheten. Djurmodeller av neuromuskulär sjukdom är avgörande för förståelsen av patogena mekanismer av sjukdomar hos människan och till den prekliniska utvecklingen av potentiellt effektiva terapeutiska medel. Förmågan att översätta resultatmått och biomarkörer som kan varautnyttjas över arter kan underlätta och påskynda översättningen av lovande prekliniska resultat till kliniska prövningar. Flera grupper har tidigare utnyttjats både elektrofysiologiska och kraft (mekaniska) mätningar för att uppskatta enhetsfunktion motor i musmodeller 2-4, 15-22. På grund av den relativa komplexiteten av åtgärderna, har vi förfinat dessa tekniker i ett visuellt format för att möjliggöra en mer utbredd användning och genomförande i möss. Formatet på video demonstration och undervisning, kan viktiga steg i förfarandet för att lyftas fram och potentiella fallgropar som måste lösas. Tillämpningen av dessa tekniker för preklinisk testning av potentiella behandlingar i motorneuronsjukdomar kan förbättra översättningen av förmodade terapier från möss till mänskliga sjukdomar. Det finns flera viktiga steg i processen att förvärva CMAP och mune svar. Korrekt och konsekvent inspelning elektrodplacering och tillräcklig elektrod kontakt med hindlem är avgörande för reproducerbar mätning av amplitud och för att minska bakgrundsljud. Därför bör nära kontakt mellan bakbenen huden och elektroderna konsekvent bekräftas. Vi har funnit att ytelektroder erbjuder mer konsekventa CMAP och mune inspelningar än nålelektroder. På grund av mycket tunna subkutana vävnader, kan små rörelser av nål inspelningsytan leda till stor variation i CMAP amplituder. Dessutom är mer invasiv art nålelektroder inte optimalt för neonatala möss eller longitudinella studier på grund av potentiella muskelstörningar och skador. En potentiell nackdel med icke-selektiva, ytelektrod inspelningar avser möjligheten till minskad fenotyp upplösning om en viss muskel är mer eller mindre involverade jämfört med en annan, och detta har rapporterats i en ALS musmodell 21. Förvärva den genomsnittliga SMUP storleken är tekniskt mer utmanande jämfört med CMAP. På grund av de mindre response storlek (i intervallet μV stället mV) bakgrundsljud kan vara mer problematisk. Bakgrundsljud kan minskas genom att justera jordelektroden, katod, anod och kontroll av annan elektrisk utrustning i närheten av experimentuppställning. En Faradaybur, som normalt används för intracellulära elektrofysiologiska tillämpningar, inte krävs. Visuell bestämning av de enskilda SMUP svaren är det svår skicklighet att förvärva och kräver övning för konsekventa resultat med adekvat repeterbarhet. Det är viktigt att säkerställa att de SMUPs som spelas in initiera inom varaktigheten av den maximala CMAP svaret. Vi har definierat kriterier för godkännande av enskilda inkrementella svar att göra denna process enklare att utföra och att öka inom och mellan bedömare tillförlitlighet. En potentiell nackdel med den inkrementella mune tekniken inkluderar möjligheten att överskatta antalet funktionella motoriska enheter på grund av växlingen mellan motor enheter. Vi har använt en teknik som liknar Shefner et al., att varje svar ska reproducerbart ses totalt 3 gånger för att minska effekterna av detta fenomen 3. Enligt vår erfarenhet är kliniska electro system optimerade för de studier som beskrivs häri till följd av förbättrade examinator-för elektro systemet gränssnitt ergonomi möjliggör enkel kontroll. De två-kanals system utnyttjas i vårt labb är utrustad med två icke-switchade förstärkare kanaler genom användning av en förstärkare med 24 bitars analog-digitalomvandlare och en samplingsfrekvens på 48 kHz per kanal. Hårdvara förstärkning kan justeras från 10nV till 100 mV / division. Den låga frekvensfilter har ett intervall från 0,2 Hz-5 kHz, och högfrekventa filterinställningar varierar från 30 Hz-10 kHz. En konstant ström stimulator används (intensitet: 0-100 mA, varaktighet: 0,02-1 ms). De flesta kliniska system har liknande lämpliga egenskaper och kan justeras för att på lämpligt sätt registrera CMAP och mune svar. ENdditionally kan standardelektrofysiologiska riggar sättas samman för att adekvat inspelning CMAP och mune, men gränssnittet kan behöva justeras för att underlätta stimulering justering och snabb identifiering av CMAP och SMUP responser. Vi har tidigare utnyttjat tekniker för CMAP och mune beskrivs här för att möjliggöra en snabb och reproducerbar bedömning av ischias innerverad muskeln i bakbenet hos möss under den neonatala perioden till vuxen ålder 5. Dessa tekniker möjliggöra en bedömning i musmodeller när beteende testning för motorik inte är genomförbar eller är mindre tillförlitliga. Tillämpningen av denna teknik för att neonatal möss underlättar studier av enhetsutvecklingsmotor och har potential att utöka vår förståelse av motorneuron innervation och beskärning. Till exempel har vi visat att antalet funktionella motoriska enheter som spelats in med mune kommer att öka under beskärning från polyneuronal till mononeuronal innervationen under de två första veckans av livet i neonatal möss 5. Förmågan att testa möss under långa tidsperioder med denna teknik lämpar sig till studiet av motorenheten som svar på perifer nervskada, ärftliga neuromuskulära sjukdomar och åldrande.

Motorenhetsnummer uppskattning (mune) beskrevs ursprungligen av McComas et al. över tre decennier sedan 1. Den ursprungliga teknik var en modifiering av föreningen muskeln aktionspotentialens (CMAP) inspelningsteknik som använde en gradvis ökning av stimulans för att få submaximala steg. Dessa inkrement summerades och medelvärdet beräknades för att bestämma en uppskattad storlek av en enda motorenhet potential (SMUP). Denna storlek delades in i CMAP svar att uppskatta antalet motoriska enheter innervating muskeln som testas. Efter den ursprungliga beskrivningen, många varianter med både elektrofysiologiska svar och inkrementell kraft (mekaniska) mätningar har använts i både humanstudier och djurmodeller 2. Den mune tekniken modifierades av Shefner och kollegor för att undersöka musmodeller av amyotrofisk lateralskleros (ALS) 3, 4. I den aktuella beskrivningen, vi detalj simplifIED modifieringar av Mune tekniker som är snabb att utföra. Viktigt, CMAP och Mune tillåta tillförlitliga åtgärder i både neonatala och vuxna möss 5-8. Erfarna personer kan utföra dessa åtgärder i 10-20 minuter per djur, och upprepade mätningar är möjliga som medger förvärv av longitudinella data 5. I aktuella studier använder vi ett kliniskt för elektrosystem. Enligt vår erfarenhet är kliniska electro system optimerade för snabb och effektiv insamling av elektrofysiologiska data i vivo, kan dock standardelektrofysiologiska riggar enkelt anpassas för denna applikation.

<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.

Teknikerna av CMAP och Mune som beskrivs i denna rapport tillåter inspelning av neuromuskulär funktion av ischiasinnerverade bakbenen muskler utnyttjar minimalinvasiv elektrodplacering (Figur 1). Supramaximal CMAP storlek, vilket motsvarar den totala produktionen från en muskelgrupp, kan beskrivas med hjälp av parametrarna för amplitud och området (Figur 2), men i de nuvarande metoderna använder vi amplitud att kvantifiera CMAP och SMUP storlekar. Eftersom CMAP motåtgärder summerade depolarisation av muskelfibrer i en muskel, kan patologi någonstans från motorn neuron till muskelfiber leda till minskning av CMAP storlek. Därför CMAP ger en utmärkt mått på den totala funktionsstatus. Som väntat kommer CMAP storlek ökar under utveckling 5. På grund av kompensatoriska förändringar som kan uppstå efter denervering (dvs. säkerhet groning), kan CMAP storlek upprätthållas trots processer motor neureller motor axonal förlust. Därför är tekniken för mune krävs för att bestämma motor neuron eller axon inmatning till muskel eller grupp av muskler som testas. Registrering av enskilda steg (Figur 3) medger uppskattning av den genomsnittliga produktionen av enskilda motoriska enheter (SMUP storlek) för att ge mer detaljerad information om funktionella status motoriska enheter. CMAP och mune kan utnyttjas för att mäta neuromuskulär funktion i olika musmodeller av neuromuskulär sjukdom. I figur 4, är fynd i en vuxen muskontroll och en vuxen mus 11 veckor efter ischiasnerven krossa kontrast. Efter ischiasnerven krossa är Mune kraftigt reducerad på 50 uppskattade funktionella motoriska enheter jämfört med normala fynd av 278 funktionella motoriska enheter i kontroll musen. Däremot CMAP amplitud i de sönderdelade animaliska (39,6 mV baseline-till-topp, 74,9 mV topp-till-topp) visar endast mild reduktion jämfört med kontroll (49,0 mV baslinjen till-toppen, 84,2 mV topp-till-topp) på grund av säkerheter groning. <img alt="Figur 1" src="/files/ftp_upload/52899/52899fig1.jpg" /> Figur 1. Elektrodplacering. Den svarta (E1) &quot;aktiva&quot; elektroden (A) och rött (E2) &quot;referens&quot; inspelningen elektroden (B) placeras över gastrocnemius vid proximala delen av gastrocnemius vid knäet. Den stimulerande katoden (svart) (C) och anoden (röd) (D) införs subkutant proximal till inspelningselektroderna för att generera distala svar. Engångs disk elektrod (D) placeras på bakbenet, svans eller korsbenet som en grund för att minimera artefakt. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52899/52899fig1large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna siffra.</a> Figur 2. Förening Muscle Action Potential. På bilden är en illustration av ett representativt CMAP svar. (A) Baslinjen-till-topp-amplituden mäts från den isoelektriska baslinjen till det negativa topp (negativ spänning visas ovanför baslinjen). ( B) topp-till-topp-amplituden mäts från negativ toppspänning till positiv toppspänning. Den grå-skuggade området betecknar den negativa topparean. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52899/52899fig2large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna siffra.</a> <img alt="Figur 3" src="/files/ftp_upload/52899/52899fig3.jpg" /> Figur 3. Extra svar. Två representativa inkrementella svar visas överlagrade och isolaning. För mune beräknings amplituder varje steg mäts topp-till-topp. Inkrement # 1 är den initiala allt-eller-ingen reaktion registreras och representerar en enda motorenhet potential (SMUP). Varje efterföljande ökning (# 2-10) representerar en quantal ökning ovanpå den tidigare svar. Därför att få SMUP amplituder för steg 2-10, är amplituden av den tidigare svar subtraheras från amplituden av ökningen erhålls. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52899/52899fig3large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna siffra.</a> <img alt="Figur 4" src="/files/ftp_upload/52899/52899fig4.jpg" /> Figur 4. Exempel Sciatic CMAP och mune. (A) ischias förening muskelaktionspotential (CMAP) i en vuxen (6 månaders ålder) musstyrning med baseline-till-topp amplitud 49,0 mV och topp-till-toppamplituden hos 84,2 mV. Screen känslighet = 10 mV per division och skärm varaktighet 10 ms. (B) Tio motsvarande inkrementella svar (i muskontroll) med total amplitud 3,028 mV divideras med 10 för att bestämma genomsnittlig SMUP storlek (0,3028 mV). Screen känslighet = 0,5 mV och svephastighet av 1 ms per division. Beräknat mune = 278 (Mune = CMAP / genomsnittlig SMUP (84,2 mV / 0,3028 mV)) (C) ischias CMAP 11 veckor efter ischiasnerven krossa i en vuxen mus (6 månaders ålder) som visar lätt sänkt baslinje-till-topp amplitud ( 39,6 mV) och topp-till-topp-amplitud (74,9 mV). Screen känslighet = 10 mV per division och svephastighet av 1 ms per division. (D) Tio motsvarande inkrementella svar (i mus med nerv krossa) med en total topp-till-topp amplitud 14,923 mV dividerat med 10 för att få en genomsnittlig SMUP storleken av 1,4923 mV. Screen känslighet = 2 mV per division och en svephastighet på 1 ms per division. Beräknat mune = 50 (Mune = CMAP/ genomsnittlig SMUP (74,9 mV / 1,4923 mV)). (** Notera olika känslighet för inkrementella svaren från ischias krossa mus). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52899/52899fig4large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna siffra.</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 presenterar raffinerade protokoll som möjliggör in vivo övervakning av motorenheten funktion i musen. Tekniker för att mäta föreningen muskel aktionspotentialens (CMAP) och motorenhet nummer uppskattning (mune) i musens bakben muskler innerverade av ischiasnerven beskrivs.

Elektro Motor Unit Number Estimation (mune) Mättande förening Muscle Action Potential (CMAP) i Mouse bakbenen 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 musmodell av 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 excitability modulering under åtgärd observation

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 för att Utforska Inverkan av Top-down Visual processer på Motor Beteende

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

Irrelevanta stimuli och Åtgärd Kontroll: Analysera påverkan av Ignorerade Stimuli via Distractor-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 Uppskattningen av Visual Befolkning receptiva fält 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

Den modifierade Hole Board - Mätning Beteende, Kognition och social interaktion i möss och råttor

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

Den ”Motor” i implicita Motor sekvens lärande: en fot-stepping seriell reaktionstid uppgift

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 och billig test för att mäta mobilitet i musmodeller 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

Mätning av aktiv och passiv tamhet separat hos möss

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 noninvasiv mätning av kräftor hjärt- och beteendevetenskaplig

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