Name: in vivo intracellular recording of type-identified rat spinal motoneurons during trans-spinal direct current stimulation
Uploaded: 2020-05-11T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about In Vivo Intracellular Recording of Type-Identified Rat Spinal Motoneurons During Trans-Spinal Direct Current Stimulation at JoVE.com

وقد دعم هذا العمل منحة المركز الوطني للعلوم رقم 2017/25/B/NZ7/00373. يود المؤلفون أن يعترفون بعمل حنا درزيمالا-سيليتشوسكا وويلودزيميرز مروثزينسكي، اللذين ساهما في جمع وتحليل البيانات للنتائج المقدمة في هذه الورقة.

وقد قبلت السلطات المختصة (مثل لجنة الأخلاقيات المحلية) جميع الإجراءات المتصلة بهذا البروتوكول، وهي تتبع القواعد الوطنية والدولية بشأن رعاية الحيوانات وإدارتها.
ملاحظة: يجب أن يكون كل مشارك مشارك في العملية مدربًا بشكل صحيح على العمليات الجراحية الأساسية ويجب أن يكون لديه ...

<ol>
	<li>Angius, L., Hopker, J., Mauger, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Ergogenic+Effects+of+Transcranial+Direct+Current+Stimulation+on+Exercise+Performance.">The Ergogenic Effects of Transcranial Direct Current Stimulation on Exercise Performance.</a> Frontiers in Physiology. 8, 90 (2017).</li><li>Berry, H. R., Tate, R. J., Conway, B. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transcutaneous+spinal+direct+current+stimulation+induces+lasting+fatigue+resistance+and+enhances+explosive+vertical+jump+performance.">Transcutaneous spinal direct current stimulation induces lasting fatigue resistance and enhances explosive vertical jump performance.</a> PloS One. 12 (4), 0173846 (2017).</li><li>Lenoir, C., Jankovski, A., Mouraux, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anodal+transcutaneous+spinal+direct+current+stimulation+(tsDCS)+selectively+inhibits+the+synaptic+efficacy+of+nociceptive+transmission+at+spinal+cord+level.">Anodal transcutaneous spinal direct current stimulation (tsDCS) selectively inhibits the synaptic efficacy of nociceptive transmission at spinal cord level.</a> Neuroscience. 393, 150-163 (2018).</li><li>Parazzini, M., 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=Modeling+the+current+density+generated+by+transcutaneous+spinal+direct+current+stimulation+(tsDCS).">Modeling the current density generated by transcutaneous spinal direct current stimulation (tsDCS).</a> Clinical Neurophysiology: Official Journal of the International Federation of Clinical Neurophysiology. 125 (11), 2260-2270 (2014).</li><li>Choi, Y. A., Kim, Y., Shin, H. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pilot+study+of+feasibility+and+effect+of+anodal+transcutaneous+spinal+direct+current+stimulation+on+chronic+neuropathic+pain+after+spinal+cord+injury.">Pilot study of feasibility and effect of anodal transcutaneous spinal direct current stimulation on chronic neuropathic pain after spinal cord injury.</a> Spinal Cord. 57 (6), 461-470 (2019).</li><li>G&#243;mez-Soriano, J., Meg&#237;a-Garc&#237;a, A., Serrano-Mu&#241;oz, D., Osuagwu, B., Taylor, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Non-invasive+spinal+direct+current+simulation+for+spasticity+therapy+following+spinal+cord+injury:+mechanistic+insights+contributing+to+long-term+treatment+effects.">Non-invasive spinal direct current simulation for spasticity therapy following spinal cord injury: mechanistic insights contributing to long-term treatment effects.</a> The Journal of Physiology. 597 (8), 2121-2122 (2019).</li><li>de Ara&#250;jo, A. V. 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=Effectiveness+of+anodal+transcranial+direct+current+stimulation+to+improve+muscle+strength+and+motor+functionality+after+incomplete+spinal+cord+injury:+a+systematic+review+and+meta-analysis.">Effectiveness of anodal transcranial direct current stimulation to improve muscle strength and motor functionality after incomplete spinal cord injury: a systematic review and meta-analysis.</a> Spinal Cord. , (2020).</li><li>de Paz, R. H., Serrano-Mu&#241;oz, D., P&#233;rez-Nombela, S., Bravo-Esteban, E., Avenda&#241;o-Coy, J., G&#243;mez-Soriano, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combining+transcranial+direct-current+stimulation+with+gait+training+in+patients+with+neurological+disorders:+a+systematic+review.">Combining transcranial direct-current stimulation with gait training in patients with neurological disorders: a systematic review.</a> Journal of Neuroengineering and Rehabilitation. 16 (1), 114 (2019).</li><li>Ahmed, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modulation+of+gamma+and+alpha+spinal+motor+neurons+activity+by+trans-spinal+direct+current+stimulation:+effects+on+reflexive+actions+and+locomotor+activity.">Modulation of gamma and alpha spinal motor neurons activity by trans-spinal direct current stimulation: effects on reflexive actions and locomotor activity.</a> Physiological Reports. 4 (3), (2016).</li><li>Bolzoni, F., Jankowska, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Presynaptic+and+postsynaptic+effects+of+local+cathodal+DC+polarization+within+the+spinal+cord+in+anaesthetized+animal+preparations.">Presynaptic and postsynaptic effects of local cathodal DC polarization within the spinal cord in anaesthetized animal preparations.</a> The Journal of Physiology. 593 (4), 947-966 (2015).</li><li>Cogiamanian, F., 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=Transcutaneous+Spinal+Direct+Current+Stimulation.">Transcutaneous Spinal Direct Current Stimulation.</a> Frontiers in Psychiatry. 3, (2012).</li><li>Ahmed, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Trans-spinal+direct+current+stimulation+alters+muscle+tone+in+mice+with+and+without+spinal+cord+injury+with+spasticity.">Trans-spinal direct current stimulation alters muscle tone in mice with and without spinal cord injury with spasticity.</a> The Journal of Neuroscience: The Official Journal of the Society for Neuroscience. 34 (5), 1701-1709 (2014).</li><li>Bolzoni, F., Pettersson, L. G., Jankowska, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evidence+for+long-lasting+subcortical+facilitation+by+transcranial+direct+current+stimulation+in+the+cat.">Evidence for long-lasting subcortical facilitation by transcranial direct current stimulation in the cat.</a> The Journal of Physiology. 591 (13), 3381-3399 (2013).</li><li>Manuel, M., Zytnicki, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Alpha,+beta+and+gamma+motoneurons:+functional+diversity+in+the+motor+system's+final+pathway.">Alpha, beta and gamma motoneurons: functional diversity in the motor system's final pathway.</a> Journal of Integrative Neuroscience. 10 (3), 243-276 (2011).</li><li>Feiereisen, P., Duchateau, J., Hainaut, K. <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+recruitment+order+during+voluntary+and+electrically+induced+contractions+in+the+tibialis+anterior.">Motor unit recruitment order during voluntary and electrically induced contractions in the tibialis anterior.</a> Experimental Brain Research. 114 (1), 117-123 (1997).</li><li>Van Cutsem, M., Feiereisen, P., Duchateau, J., Hainaut, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+properties+and+behaviour+of+motor+units+in+the+tibialis+anterior+during+voluntary+contractions.">Mechanical properties and behaviour of motor units in the tibialis anterior during voluntary contractions.</a> Canadian Journal of Applied Physiology = Revue Canadienne De Physiologie Appliquee. 22 (6), 585-597 (1997).</li><li>Gardiner, P. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Physiological+properties+of+motoneurons+innervating+different+muscle+unit+types+in+rat+gastrocnemius.">Physiological properties of motoneurons innervating different muscle unit types in rat gastrocnemius.</a> Journal of Neurophysiology. 69 (4), 1160-1170 (1993).</li><li>Ahmed, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Trans-spinal+direct+current+stimulation+modifies+spinal+cord+excitability+through+synaptic+and+axonal+mechanisms.">Trans-spinal direct current stimulation modifies spinal cord excitability through synaptic and axonal mechanisms.</a> Physiological Reports. 2 (9), (2014).</li><li>Manuel, M., Iglesias, C., Donnet, M., Leroy, F., Heckman, C. J., Zytnicki, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fast+kinetics,+high-frequency+oscillations,+and+subprimary+firing+range+in+adult+mouse+spinal+motoneurons.">Fast kinetics, high-frequency oscillations, and subprimary firing range in adult mouse spinal motoneurons.</a> The Journal of Neuroscience: The Official Journal of the Society for Neuroscience. 29 (36), 11246-11256 (2009).</li><li>Liebetanz, D., Koch, R., Mayenfels, S., K&#246;nig, F., Paulus, W., Nitsche, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Safety+limits+of+cathodal+transcranial+direct+current+stimulation+in+rats.">Safety limits of cathodal transcranial direct current stimulation in rats.</a> Clinical Neurophysiology: Official Journal of the International Federation of Clinical Neurophysiology. 120 (6), 1161-1167 (2009).</li><li>B&#261;czyk, M., Jankowska, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Long-term+effects+of+direct+current+are+reproduced+by+intermittent+depolarization+of+myelinated+nerve+fibers.">Long-term effects of direct current are reproduced by intermittent depolarization of myelinated nerve fibers.</a> Journal of Neurophysiology. 120 (3), 1173-1185 (2018).</li><li>B&#261;czyk, M., Drzyma&#322;a-Celichowska, H., Mr&#243;wczy&#324;ski, W., Krutki, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Motoneuron+firing+properties+are+modified+by+trans-spinal+direct+current+stimulation+in+rats.">Motoneuron firing properties are modified by trans-spinal direct current stimulation in rats.</a> Journal of Applied Physiology. 126 (5), 1232-1241 (2019).</li><li>B&#261;czyk, M., Drzyma&#322;a-Celichowska, H., Mr&#243;wczy&#324;ski, W., Krutki, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Long-lasting+modifications+of+motoneuron+firing+properties+by+trans-spinal+direct+current+stimulation+in+rats.">Long-lasting modifications of motoneuron firing properties by trans-spinal direct current stimulation in rats.</a> European Journal of Neuroscience. , (2019).</li><li>Miranda, P. C., Faria, P., Hallett, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=What+does+the+ratio+of+injected+current+to+electrode+area+tell+us+about+current+density+in+the+brain+during+tDCS.">What does the ratio of injected current to electrode area tell us about current density in the brain during tDCS.</a> Clinical Neurophysiology: Official Journal of the International Federation of Clinical Neurophysiology. 120 (6), 1183-1187 (2009).</li><li>Rahman, A., 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=Cellular+effects+of+acute+direct+current+stimulation:+somatic+and+synaptic+terminal+effects.">Cellular effects of acute direct current stimulation: somatic and synaptic terminal effects.</a> The Journal of Physiology. 591 (10), 2563-2578 (2013).</li><li>Bikson, M., 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=Effects+of+uniform+extracellular+DC+electric+fields+on+excitability+in+rat+hippocampal+slices+in+vitro.">Effects of uniform extracellular DC electric fields on excitability in rat hippocampal slices in vitro.</a> The Journal of Physiology. 557, 175-190 (2004).</li><li>Jankowska, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spinal+control+of+motor+outputs+by+intrinsic+and+externally+induced+electric+field+potentials.">Spinal control of motor outputs by intrinsic and externally induced electric field potentials.</a> Journal of Neurophysiology. 118 (2), 1221-1234 (2017).</li><li>Button, D. C., Gardiner, K., Marqueste, T., Gardiner, P. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Frequency-current+relationships+of+rat+hindlimb+alpha-motoneurones.">Frequency-current relationships of rat hindlimb alpha-motoneurones.</a> The Journal of Physiology. 573, 663-677 (2006).</li></ol>

إذا تم تنفيذها بشكل صحيح، يجب إكمال الجزء الجراحي من البروتوكول الموصوف في غضون ثلاث ساعات تقريبًا. وينبغي للمرء أن يأخذ عناية خاصة في الحفاظ على ظروف فسيولوجية مستقرة من أثناء الجراحة، ولا سيما درجة حرارة الجسم وعمق التخدير. وبصرف النظر عن الاعتبارات الأخلاقية الواضحة، يمكن أن يؤدي عدم ?...

عبر العمود الفقري التحفيز الحالي المباشر (tsDCS) تكتسب الاعتراف كوسيلة قوية لتعديل استثارة الدائرة الشوكية في الصحة والمرض1,2,3. في هذه التقنية، يتم تمرير تيار ثابت بين القطب النشط الموجود فوق شرائح العمود الفقري المحددة، مع قطب مرجعي يقع إما ventrally أو أكثر من4. وقد أكدت العديد من الدراسات بالفعل أنه يمكن استخدام tsDCS في إدارة بعض الحالات المرضية، مثل الألم العصبي5، التشنج6، إصابة الحبل الشوكي7 أو لتسهيل إعادة التأهيل8. يقترح الباحثون أن tsDCS يثير التعديلات في التوزيع الأيوني بين الفضاء داخل الخلايا وخارج الخلية عبر غشاء الخلية ، وهذا يمكن أن يسهل أو يمنع نشاط الخلايا العصبية اعتمادا على التوجه الحالي9،10،11. ومع ذلك ، حتى وقت قريب ، كان هناك نقص في تأكيد مباشر لهذا التأثير على الـ motoneurons.
هنا، ونحن وصف بروتوكول مفصل لإجراء في تسجيل داخل الخلايا الجسمية من الإمكانات الكهربائية من اللوبيرونات القطنية في الفئران المصبعر مع تطبيق متزامن من tsDCS، من أجل مراقبة التغيرات في غشاء موتونيورون وإطلاق خصائص استجابة لالانتحال الأنودال أو cathodal من شبكة الخلايا العصبية الشوكية. التسجيلات داخل الخلية فتح عدة مجالات للتحقيق في خصائص الخلايا العصبية, غير متوفرة لتقنيات خارج الخلية المستخدمة سابقا9,12. على سبيل المثال، من الممكن قياس استجابة الجهد الغشاء ال motoneuron بدقة إلى التدفق الحالي المباشر الناجم عن tsDCS، للإشارة إلى عتبة الجهد لتوليد ارتفاع، أو لتحليل المعلمات المحتملة العمل. وعلاوة على ذلك، هذه التقنية تسمح لنا لتحديد خصائص الغشاء الخامل موتونورون، مثل المقاومة المدخلات، ومراقبة العلاقة بين تيار التحفيز داخل الخلايا وتواتر اطلاق الإيقاعي من موتونيورونات. تحديد مضاد للmotoneuron المسجلة، استنادا إلى تحفيز الأعصاب التي تم تحديدها وظيفيا (أي الأعصاب التي توفر الإفراسات إلى المرنات أو extensors) يسمح لنا بالإضافة إلى ذلك لتحديد أنواع من وحدات المحركات إيندفيديد (سريع مقابل بطيء)، مما يعطي فرصة لاختبار ما إذا كان الاستقطاب يؤثر بشكل مختلف العناصر الفردية من نظام العمود الفقري ناضجة. بسبب عملية جراحية واسعة النطاق تسبق التسجيل والمتطلبات العالية على استقرار وموثوقية التسجيلات ، هذه التقنية صعبة للغاية ولكنها تسمح بتقييم مباشر وطويل الأجل للخصائص الفسيولوجية الكهربائية ل motoneuron واحد: قبل وأثناء وبعد تطبيق tsDCS ، وهو أمر حاسم لتحديد كل من إجراءاتها الحادة والتأثيرات المستمرة13. كما motoneuron ينشط مباشرة ألياف العضلات خارج14 ويشارك في السيطرة على ردود الفعل من تقلص العضلات وتطوير قوة15،16 أي تأثير لوحظ من tsDCS على وحدة المحرك أو خصائص العضلات قد تكون مرتبطة بالتعديلات من الإثارة motoneuron أو إطلاق الخصائص.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Durgs and solutions</td>
			<td>-</td>
			<td>-</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Atropinum sulfuricum</td>
			<td>Polfa Warszawa</td>
			<td>-</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glucose</td>
			<td>Merck</td>
			<td>346351</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaHCO3</td>
			<td>Merck</td>
			<td>106329</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pancuronium Jelfa</td>
			<td>PharmaSwiss/Valeant</td>
			<td>-</td>
			<td>Neuromuscular blocker</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pentobarbital sodium</td>
			<td>Biowet Pu&#322;awy Sp. z o.o</td>
			<td>-</td>
			<td>Main anesthetic agent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pottasium citrate</td>
			<td>Chempur</td>
			<td>6100-05-06</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tetraspan</td>
			<td>Braun</td>
			<td>-</td>
			<td>HES solution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surgical equipment</td>
			<td>-</td>
			<td>-</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>21 Blade</td>
			<td>FST</td>
			<td>10021-00</td>
			<td>Scalpel blade</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cauterizer</td>
			<td>FST</td>
			<td>18010-00</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chest Tubes</td>
			<td>Mila</td>
			<td>CT1215</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dumont #4 Forceps</td>
			<td>FST</td>
			<td>11241-30</td>
			<td>Muscle forceps</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dumont #5 Forceps</td>
			<td>FST</td>
			<td>11254-20</td>
			<td>Dura forceps</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dumont #5F Forceps</td>
			<td>FST</td>
			<td>11255-20</td>
			<td>Nerve forceps</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dumont #5SF Forceps</td>
			<td>FST</td>
			<td>11252-00</td>
			<td>Pia forceps</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Forceps</td>
			<td>FST</td>
			<td>11008-13</td>
			<td>Blunt forceps</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Forceps</td>
			<td>FST</td>
			<td>11053-10</td>
			<td>Skin forceps</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hemostat</td>
			<td>FST</td>
			<td>13013-14</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rongeur</td>
			<td>FST</td>
			<td>16021-14</td>
			<td>For laminectomy</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scissors</td>
			<td>FST</td>
			<td>15000-08</td>
			<td>Vein scissors</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scissors</td>
			<td>FST</td>
			<td>15002-08</td>
			<td>Dura scissors</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scissors</td>
			<td>FST</td>
			<td>14184-09</td>
			<td>For trachea cut</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scissors</td>
			<td>FST</td>
			<td>104075-11</td>
			<td>Muscle scissors</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scissors</td>
			<td>FST</td>
			<td>14002-13</td>
			<td>Skin scissors</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tracheal tube</td>
			<td>-</td>
			<td>-</td>
			<td>Custom made</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vein catheter</td>
			<td>Vygon</td>
			<td>1261.201</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vessel cannulation forceps</td>
			<td>FST</td>
			<td>18403-11</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vessel clamp</td>
			<td>FST</td>
			<td>18320-11</td>
			<td>For vein clamping</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vessel Dilating Probe</td>
			<td>FST</td>
			<td>10160-13</td>
			<td>For vein dissection</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sugrgical materials</td>
			<td>-</td>
			<td>-</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gel foam</td>
			<td>Pfizer</td>
			<td>GTIN 00300090315085</td>
			<td>Hemostatic agent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silk suture 4.0</td>
			<td>FST</td>
			<td>18020-40</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silk suture 6.0</td>
			<td>FST</td>
			<td>18020-60</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Equipment</td>
			<td>-</td>
			<td>-</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Axoclamp 2B</td>
			<td>Molecular devices</td>
			<td>discontinued</td>
			<td>Intracellular amplifier/ new model Axoclamp 900A</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CapStar-100 End-tidal CO2 Monitor</td>
			<td>CWE</td>
			<td>11-10000</td>
			<td>Gas analyzer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Grass S-88</td>
			<td>A-M Systems</td>
			<td>discontinued</td>
			<td>Constant current stimulator</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Homeothermic Blanket Systems with Flexible Probe</td>
			<td>Harvard Apparatus</td>
			<td>507222F</td>
			<td>Heating system</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ISO-DAM8A</td>
			<td>WPI</td>
			<td>74020</td>
			<td>Extracellular amplifier</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microdrive</td>
			<td>-</td>
			<td>-</td>
			<td>Custom made/replacement IVM/Scientifica</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>P-1000 Microelectrode puller</td>
			<td>Sutter Instruments</td>
			<td>P-1000</td>
			<td>Microelectrode puller</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SAR-830/AP Small Animal Ventilator</td>
			<td>CWE</td>
			<td>12-02100</td>
			<td>Respirator</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Support frame</td>
			<td>-</td>
			<td>-</td>
			<td>Custom made/replacement lab standard base 51601/Stoelting</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spinal clamps</td>
			<td>-</td>
			<td>-</td>
			<td>Custom made/replacement Rat spinal adaptor 51695/Stoelting</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TP-1 DC stimulator</td>
			<td>WiNUE</td>
			<td>-</td>
			<td>tsDCS stimulator</td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Miscellaneous</td>
			<td>-</td>
			<td>-</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1B150-4 glass capillaries</td>
			<td>WPI</td>
			<td>1B150-4</td>
			<td>For microelectrodes production</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cotton wool</td>
			<td>-</td>
			<td>-</td>
			<td>-</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>flexible tubing</td>
			<td>-</td>
			<td>-</td>
			<td>For respirator and CO2 analyzer connection</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MicroFil</td>
			<td>WPI</td>
			<td>MF28G67-5</td>
			<td>For filling micropipettes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silver wire</td>
			<td>-</td>
			<td>-</td>
			<td>For nerve electrodes</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

in vivo intracellular recording of type-identified rat spinal motoneurons during trans-spinal direct current stimulation

التسجيل داخل الخلايا من موتونيورونات العمود الفقري في الجسم الحي يوفر "معيار الذهب" لتحديد الخصائص الكهربائية للخلايا في شبكة العمود الفقري سليمة ويحمل مزايا كبيرة بالنسبة لتقنيات التسجيل الكلاسيكية في المختبر أو خارج الخلية. ميزة في التسجيلات داخل الخلايا الحية هو أن هذه الطريقة يمكن أن تؤدي على الحيوانات البالغة مع نظام عصبي ناضجة تماما، وبالتالي يمكن ترجمة العديد من الآليات الفسيولوجية الملاحظة إلى تطبيقات عملية. في هذه الورقة المنهجية، نحن وصف هذا الإجراء جنبا إلى جنب مع التحفيز المستمر التيار المطبق خارجيا، والذي يحاكي عمليات الاستقطاب التي تحدث داخل شبكات الخلايا العصبية الشوكية. التحفيز المباشر للتيار عبر العمود الفقري (tsDCS) هو طريقة مبتكرة تستخدم بشكل متزايد كتدخل عصبي في إعادة التأهيل بعد الإصابات العصبية المختلفة وكذلك في الرياضة. لا يزال تأثير tsDCS على الجهاز العصبي غير مفهوم بشكل جيد والآليات الفسيولوجية وراء أفعاله غير معروفة إلى حد كبير. تطبيق tsDCS في وقت واحد مع التسجيلات داخل الخلايا تمكننا من مراقبة مباشرة التغيرات في خصائص غشاء موتونيورون وخصائص اطلاق الايقاع ردا على استقطاب شبكة الخلايا العصبية الشوكية، وهو أمر بالغ الأهمية لفهم الإجراءات tsDCS. وعلاوة على ذلك، عندما يتضمن البروتوكول المقدم تحديد التورون فيما يتعلق بالعضلات المُعَدَّة ووظيفتها (المرن مقابل التمدد) وكذلك النوع الفسيولوجي (سريع مقابل بطيء) فإنه يتيح فرصة للتحقيق بشكل انتقائي في تأثير tsDCS على مكونات محددة من دوائر العمود الفقري، والتي يبدو أنها تتأثر بشكل مختلف باستقطاب. ويركز الإجراء المقدم على الإعداد الجراحي للتسجيلات داخل الخلايا والتحفيز مع التركيز على الخطوات الضرورية لتحقيق استقرار الإعداد وقابلية تكرار النتائج. وتناقش تفاصيل منهجية تطبيق أنودال أو الكاثdal tsDCS مع إيلاء الاهتمام للقضايا العملية والسلامة.

يمكن حساب بارامترات إمكانات العمل وخصائص الغشاء المتعددة على أساس التسجيلات داخل الخلايا عندما يتم ضمان استقرار ظروف اختراق الخلايا. الشكل 1A يقدم إمكانية عمل تقويم العظام النموذجية التي أثارها التحفيز داخل الخلايا، والتي تلبي جميع المعايير لإدراج البيانات (إمكانية الغش...

Watch this Scientific Journal Video about In Vivo Intracellular Recording of Type-Identified Rat Spinal Motoneurons During Trans-Spinal Direct Current Stimulation at JoVE.com

In Vivo Intracellular Recording of Type-Identified Rat Spinal Motoneurons During Trans-Spinal Direct Current Stimulation

يصف هذا البروتوكول في التسجيل داخل الخلايا الجسمية للورذان القطنية مع التحفيز المباشر المباشر عبر العمود الفقري المتزامن. الطريقة تمكننا من قياس خصائص الغشاء وتسجيل اطلاق إيقاعي من ال motoneurons قبل وأثناء وبعد الاستقطاب anodal أو cathodal من الحبل الشوكي.

في تسجيل داخل الخلايا في الجسم من نوع تحديد الفئران موتونيورونات العمود الفقري خلال عبر العمود الفقري التحفيز المباشر للتيار

Intracellular recording of spinal motoneurons in vivo provides a &#8220;gold standard&#8221; for determining the cells&#8217; electrophysiological ...

يستخدم هذا البروتوكول تسجيلات داخل الخلايا من موتونورونات العمود الفقري ، للتحقيق مباشرة في تأثير التحفيز المباشر للتيار عبر العمود الفقري على وظيفة شبكات العمود الفقري. الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أنها تسمح بإجراء التسجيلات داخل الخلايا على الجهاز العصبي الناضج تمامًا. تسهيل ترجمة الملاحظات التجريبية إلى تطبيقات عملية.بعد التأكد من عدم وجود استجابة لدواسة منعكس، وهو تخدير ستة أشهر من العمر الذكور ويستر الفئران، واستخدام المجهر تشريح ونصلة رقم 21، لجعل شق الجلد الطولي من القص إلى الذقن. واستخدم التشريح الحاد لفضح الوريد الوداجي الأيمن. مكان اثنين، 4-0 الأربطة تحت قسم الوريد دون نقاط التفريع.وجعل عقدة واحدة فضفاضة على الطرف القريب من الجزء الوريد. وعقدة واحدة فضفاضة على نهاية القاصي من الجزء. المشبك الوريد القريب إلى القلب، وligate نهاية هدّيّة من الوريد.استخدم مقص القزحية لإجراء شق بين المشبك واللّرَب. و، عقد رفرف من الوريد، وإدخال قسطرة مملوءة مسبقا إلى النقطة التي يتم فيها سد الوريد من قبل المشبك. ثم إزالة المشبك ودفع القسطرة عدة ملليمترات في الوريد.لوضع أنبوب القصبة الهوائية، واستخدام ملقط حادة لفصل الغدد الماندية اثنين تغطي عضلات sternohyoid. وفصل عضلات الستيروهويد في خط الوسط، لفضح القصبة الهوائية. ضع ثلاثة، 4-0 أربطة تحت القصبة الهوائية، وجعل عقدتين تحت نقطة إدخال أنبوب القصبة الهوائية وعقدة واحدة أعلاه.ثم أدخل أنبوب القصبة الهوائية في القصبة الهوائية تحت غضروف القصبة الهوائية الثالث. وتأمين الأنبوب في مكان مع الأربطة المعدة مسبقا. لتشريح أعصاب الأطراف الخلفية، استخدم شفرة رقم 21 لإجراء قطع طولي على الجانب الخلفي من الطرف الخلفي الأيسر، من وتر أخيل إلى الورك.واستخدام مقص لجعل قطع بين المناطق الأمامية والخلفية من فوسا popliteal، في الجزء الخلفي من مفصل الركبة. قطع اثنين من رؤساء فيموري العضلة ذات الرأسين، لفضح العصب الوركي. وفصل الرأس الجانبي عن الرأس الوسيط لعضلة الجهاز الهضمي، لفضح العصب التيبالي وفروعه.ثم استخدام عدد 55 ملقط، لتشريح بعناية gastrocnemius الوسط والعصى الجانبي والأعصاب soleus. فصلهم عن الأنسجة المحيطة مع الحفاظ على اتصالهم بكل من العضلات. لإجراء استئصال لامينكومي، استخدم شفرة رقم 21 لإجراء شق طولي من العجز حتى الفقرات الصدرية.وتحديد فقرة Th13، كأدنى شريحة صدرية مع إدراج الضلع. ثم استخدم الرانكورات الدقيقة لإزالة العمليات العرضية والرقي من Th13 إلى فقرات L2 ، لفضح الأجزاء القطنية من الحبل الشوكي. لإصلاح العمود الفقري، ضع الجرذ في إطار مخصص على لوحة تدفئة 37 درجة مئوية، متصلة بنظام تدفئة حلقة مغلقة.واستخدمي رفرفات الجلد لتشكيل بركة عميقة فوق الحبل الشوكي المكشوف. ضع المشابك المعدنية تحت العمليات العرضية Th12 ، وفي العمليات العرضية L3 ، وملء المسبح بزيت معدني 37 درجة مئوية. استخدام اللوحات الجلدية لجعل بركة عميقة من الزيوت المعدنية على البيبية المكشوفة، وsall gastrocnemius وsalcnemius الجانبي والأعصاب soleus.ووضع الأعصاب على الأسلاك الفضية الثنائية القطب تحفيز الأقطاب الكهربائية. ثم قم بتوصيل الأقطاب الكهربائية بمحفز نبض مربع باستخدام قنوات تحفيز منفصلة لكل عصب. لوضع قطب سطحي، تحت المجهر تشريح، ووضع قطب الكرة الفضية على الجانب السد الأيسر من الحبل الشوكي المكشوفة.مع قطب مرجعي إدراجها في عضلات الظهر. وتوصيل كل من الأقطاب الكهربائية إلى مكبر للصوت DC التفاضلي. استخدام محفز التيار المستمر لتحفيز gastrocnemius الوسط وsalal gastrocnemius والأعصاب soleus، مع نبضات مربعة من 0.1 مللي ثانية المدة المتكررة على تردد هرتز ثلاثة ومراقبة وابل afferent.في نهاية المحاكاة، تحريك القطب السطحي، وتكرار التحفيز لتحديد شرائح العمود الفقري التي تكون فيها السعات من القذف هي الأعلى لكل عصب. بعد تحديد موقع أقصى طائرة، وتقديم مانع عصبي عضلي عن طريق الوريد لشل الفئران. بينما يتصل المساعد أنبوب القصبة الهوائية بجهاز تنفس صناعي خارجي بما يتماشى مع حامل ترشيح قبعة متوافق مع القوارض.لفتح الجافا وبيا ماطر، استخدم عدد 55 ملقط لرفع بلطف ماطر dura، وقطع الأنسجة caudally من الجزء L5، rostrally تصل إلى الجزء L4. ثم استخدام زوج من رقيقة جدا 5SF ملقط، لجعل رقعة صغيرة في بيا، وتغطي العمود الظهري بين الأوعية الدموية. بالضبط على مستوى أقصى afferent الطائرة من gastrocnemius الوسط و معضمي والعصب سوليوس.لوضع أقطاب التحفيز المباشر عبر العمود الفقري، ضع إسفنجة منقوقة على الجانب الظهري من فقرات Th12. واستخدام التلاعب غرامة للضغط على الاسفنج مع نشط عبر العمود الفقري التيار الكهربائي التحفيز المباشر. ثم قم بتركيب ميكروكيلكترودي متجمعة مخصصة ، على المتلاعب الصغير ، مما يسمح بحركة خطوة ميكرون واحد إلى اثنين ومعايرة مجسمة.ومحرك تلميح micropipette في التصحيح المحدد في بيا، في زاوية 15 إلى 20 درجة الجانبي الوسيط. لتسجيل غشاء موتونيورون وخصائص اطلاق النار، في وضع الجسر من مكبر للصوت داخل الخلايا، وتحفيز فروع العصب المعنية لتحديد motoneuron على أساس كل أو لا شيء المظهر، من إمكانات العمل المضادة للاندرامي. في وضع المشبك الحالي غير المتجاور للمكبر داخل الخلايا مع وضع معدل التبديل الحالي من أربعة إلى ثمانية كيلوهيرتز ، استخدم نبضات تيارية داخل الخلايا 0.5 مللي ثانية ، لاستحضار إمكانية عمل تقويم الأسنان ، في الـ motoneuron.لحساب مقاومة مدخلات الخلية ، وتحفيز موتونيورون ، مع 40 نبضة قصيرة 100 مللي ثانية من فرط القطب واحد نانوغرام الحالية. لتحديد القيمة الأساسية الحقيقية باعتبارها الحد الأدنى من السعة الحالية depolarizing المطلوبة لاثارة ارتفاع واحد ، وتحفيز motoneuron مع 50 مللي ثانية نبضات موجة مربعة في زيادة السعة. ثم حقن 500 مللي ثانية نبضات موجة مربعة من التيار الزبالة، في السعة المتزايدة.في 0.1 إلى اثنين من خطوات أمبير نانو، لاستحضار التفريغ الإيقاعي من موتونورون. لحفز تيار مباشر عبر العمود الفقري، بدء إجراءات الاستقطاب عن طريق تطبيق عبر العمود الفقري للتيار المباشر، مع الحفاظ على اختراق مستقر للmotoneuron. هنا، يتم عرض إمكانية عمل تقويم العظام النموذجية، التي أثارها التحفيز داخل الخلايا التي تلبي جميع معايير إدراج البيانات.في هذا التحليل، استجابة الخلية لنبض 100 مللي ثانية فرط قطبية من نانوغرام واحد. من أيّ الذروة وهضّة مدخل مقاومة من [موترون], يستطيع كنت حددت من الجهد ينحرف, يستطيع كنت لاحظت. هذا الجهد الموسع تتبع من ارتفاع الأساسية الحقيقية ، ويعرض عتبة الجهد ملحوظ بوضوح من ارتفاع.مشيرا إلى مستوى إزالة قطبة الغشاء الذي يتم تفعيل قنوات الصوديوم المسور الجهد لبدء العمل المحتملة. هذه الرسوم البيانية تقدم أمثلة على آثار الجهد داخل الخلايا. من اثنين من motoneurons، حفز داخل الخلايا مع 500 مللي ثانية نبضات مربعة من التيار depolarizing.قبل وأثناء وبعد تطبيق التحفيز المباشر عبر العمود الفقري. تم العثور على التحفيز المباشر للتيار الانودال عبر العمود الفقري للعمل نحو زيادة الإثارة motoneuron والترددات أعلى من اطلاق إيقاعي. في حين cathodal عبر العمود الفقري مباشرة التحفيز الحالي، تصرفت نحو تثبيط اطلاق النار.وعلاوة على ذلك، فإن آثار كلا النوعين من التحفيز المباشر عبر العمود الفقري تيار، تجاوز فترة الاستقطاب. يمكن الحصول على بيانات غير دقيقة، إذا تم اختراق معايير إدراج البيانات بسبب اختراق الخلايا غير الكاملة. فشل لتعويض المقاومة الدقيقة و السعة أو عدم استقرار الحبل الشوكي.من الضروري أن لا يحدث أي ضرر في الحبل الشوكي أثناء التشريح حيث يمكن أن تؤدي الإصابة إلى صدمة في العمود الفقري ، مما يجعل المزيد من التسجيلات مستحيلة. فمن الممكن لحصاد عينات الأنسجة لمزيد من التحليل النسيجي أو المناعي الخلوي الكيميائي. على سبيل المثال، يمكن استخدام قياس التعبير c-fos كبديل لنشاط الخلايا العصبية.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Electrode Positioning and Montage in Transcranial Direct Current Stimulation

وضعية القطب والمونتاج في تحفيز الحالية عبر الجمجمة مباشرة

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a technique that has been intensively investigated in the past decade as this method offers a ...

Measuring Spinal Presynaptic Inhibition in Mice By Dorsal Root Potential Recording In Vivo

Measuring Spinal Presynaptic Inhibition in Mice By Dorsal Root Potential Recording In Vivo

قياس العمود الفقري قبل المشبكي في الفئران عن طريق تثبيط الظهرية جذر تسجيل المحتملة<em&gt; في فيفو</em

Presynaptic inhibition is one of the most powerful inhibitory mechanisms in the spinal cord. The underlying physiological mechanism is a depolarization of ...

Direct-current Stimulation and Multi-electrode Array Recording of Seizure-like Activity in Mice Brain Slice Preparation

تحفيز التيار المباشر ومتعدد القطب تسجيل صفيف من مثل الاستيلاء آخر في الفئران إعداد شريحة الدماغ

Cathodal transcranial direct-current stimulation (tDCS) induces suppressive effects on drug-resistant seizures. To perform effective actions, the ...

Remotely Supervised Transcranial Direct Current Stimulation: An Update on Safety and Tolerability

عن بعد تحت الإشراف المباشر Transcranial التحفيز الحالية: تحديث الأمان وقابلية التحمل

The remotely supervised tDCS (RS-tDCS) protocol enables participation from home through guided and monitored self-administration of tDCS treatment while ...

The Combined Use of Transcranial Direct Current Stimulation and Robotic Therapy for the Upper Limb

الجمع بين استخدام المباشر Transcranial التحفيز الحالية والعلاج الروبوتية للطرف العلوي

Neurologic disorders such as stroke and cerebral palsy are leading causes of long-term disability and can lead to severe incapacity and restriction of ...

Transcranial Direct Current Stimulation (tDCS) in Mice

Transcranial Direct Current Stimulation tDCS in Mice

Transcranial التحفيز التيار المباشر (تدكس) في الفئران

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a non-invasive neuromodulation technique proposed as an alternative or complementary treatment for ...

Direct Injection of a Lentiviral Vector Highlights Multiple Motor Pathways in the Rat Spinal Cord

الحقن المباشر لناقل لينتيفيرال يسلط الضوء على عدة مسارات الحركية في الحبل الشوكي الفئران

Introducing proteins of interest into cells in the nervous system is challenging due to innate biological barriers that limit access to most molecules. ...

Stimulation Location Determination using a 3D Digitizer with High-Definition Transcranial Direct Current Stimulation

التحفيز تحديد الموقع باستخدام التحويل الرقمي 3D مع عاليه الوضوح جمجمة التحفيز الحالي المباشر

The abundance of neuroimaging data and rapid development of machine learning has made it possible to investigate brain activation patterns. However, ...

Simultaneous Application of Transcranial Direct Current Stimulation during Virtual Reality Exposure

التطبيق المتزامن للتحفيز المباشر عبر الجمجمة أثناء التعرض للواقع الافتراضي

Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a form of non-invasive brain stimulation that changes the likelihood of neuronal firing through ...

Transcranial Direct Current Stimulation (tDCS) for Memory Enhancement

Transcranial Direct Current Stimulation tDCS for Memory Enhancement

التحفيز المباشر عبر الجمجمة (tDCS) لتحسين الذاكرة

Memory enhancement is one of the great challenges in cognitive neuroscience and neurorehabilitation. Among various techniques used for memory enhancement, ...