Name: functional isolation of single motor units of rat medial gastrocnemius muscle
Uploaded: 2020-12-26T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Functional Isolation of Single Motor Units of Rat Medial Gastrocnemius Muscle at JoVE.com

Diese Arbeit wurde durch das Stipendium des Polnischen Nationalen Forschungszentrums 2018/31/B/NZ7/01028 unterstützt.

Alle Verfahren müssen von der lokalen Ethikkommission genehmigt werden und sich an die Leitlinien der Europäischen Union zur Tierpflege sowie an das nationale Tierschutzgesetz halten.
HINWEIS: Jeder Experimentator, der an diesem Verfahren beteiligt ist, muss in grundlegenden chirurgischen Verfahren geschult werden und eine gültige Lizenz für die Durchführung von Tierversuchen erhalten.
1. Anästhesie
<ol><li>Anästhetisieren Sie die Ratte mit einer intraperit...

<ol>
	<li>Burke, R. E., Levine, D. N., Tsairis, P., Zajac, F. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Physiological+types+and+histochemical+profiles+in+motor+units+of+the+cat+gastrocnemius.">Physiological types and histochemical profiles in motor units of the cat gastrocnemius.</a> Journal of Physiology. 234, 723-748 (1973).</li><li>Celichowski, J., Drzyma&#322;a-Celichowska, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+number+of+motor+units+in+the+medial+gastrocnemius+muscle+of+male+and+female+rats.">The number of motor units in the medial gastrocnemius muscle of male and female rats.</a> Journal of Physiology and Pharmacology. 58, 821-828 (2007).</li><li>Grottel, K., Celichowski, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Division+of+motor+units+in+medial+gastrocnemius+muscle+of+the+rat+in+light+of+variability+of+their+principal+properties.">Division of motor units in medial gastrocnemius muscle of the rat in light of variability of their principal properties.</a> Acta Neurobiologiae Experimentalis. 50, 571-588 (1990).</li><li>Celichowski, J., 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=Variability+and+plasticity+of+motor+unit+properties+in+mammalian+skeletal+muscle.">Variability and plasticity of motor unit properties in mammalian skeletal muscle.</a> Biocybernetics and Biomedical Engineering. 32 (4), 33-45 (2012).</li><li>Gardiner, P. F., Olha, A. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Contractile+and+electromyographic+characteristics+of+rat+plantaris+motor+unit+types+during+fatigue+in+situ.">Contractile and electromyographic characteristics of rat plantaris motor unit types during fatigue in situ.</a> Journal of Physiology. 385, 13-34 (1987).</li><li>Drzyma&#322;a-Celichowska, H., Kaczmarek, P., Krutki, P., Celichowski, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Summation+of+slow+motor+unit+forces+at+constant+and+variable+interpulse+intervals+in+rat+soleus+muscle.">Summation of slow motor unit forces at constant and variable interpulse intervals in rat soleus muscle.</a> Journal of Electromyography and Kinesiology. 30, 1-8 (2016).</li><li>Krutki, P., Celichowski, J., &#321;ochy&#324;ski, D., Pogrzebna, M., Mr&#243;wczy&#324;ski, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interspecies+differences+of+motor+units+properties+in+the+medial+gastrocnemius+muscle+of+cat+and+rat.">Interspecies differences of motor units properties in the medial gastrocnemius muscle of cat and rat.</a> Archives Italiennes de Biologie. 144, 11-23 (2006).</li><li>Burke, R. E., Rudomin, P., Zajac, F. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+activation+history+on+tension+production+by+individual+muscle+units.">The effect of activation history on tension production by individual muscle units.</a> Brain Research. 109, 515-529 (1976).</li><li>Celichowski, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanisms+underlying+the+regulation+of+motor+unit+contraction+in+the+skeletal+muscle.">Mechanisms underlying the regulation of motor unit contraction in the skeletal muscle.</a> Journal of Physiology and Pharmacology. 51, 17-33 (2000).</li><li>Burke, R. E., Levine, D. N., Salcman, M., Tsairis, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Motor+units+in+cat+soleus+muscle:+physiological,+histochemical+and+morphological+characteristics.">Motor units in cat soleus muscle: physiological, histochemical and morphological characteristics.</a> Journal of Physiology. 238, 503-514 (1974).</li><li>Milner-Brown, H. S., Stein, R. B., Yemm, 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+contractile+properties+of+human+motor+units+during+voluntary+isometric+contractions.">The contractile properties of human motor units during voluntary isometric contractions.</a> Journal of Physiology. 228, 285-306 (1973).</li><li>Taylor, A., Stephens, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Study+of+human+motor+unit+contractions+by+controlled+intramuscular+microstimulation.">Study of human motor unit contractions by controlled intramuscular microstimulation.</a> Brain Research. 117, 331-335 (1976).</li><li>Westling, G., Johansson, R. S., Thomas, C. K., Bigland-Ritchie, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+contractile+and+electrical+properties+of+single+human+thenar+motor+units+in+response+to+intraneural+motor-axon+stimulation.">Measurement of contractile and electrical properties of single human thenar motor units in response to intraneural motor-axon stimulation.</a> Journal of Neurophysiology. 64, 1331-1338 (1990).</li><li>Burke, 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=Motor+units:+anatomy,+physiology+and+functional+organization.">Motor units: anatomy, physiology and functional organization.</a> APS Handbook of Physiology Series, Section 1, The Nervous System. 11, 345-422 (1981).</li><li>Celichowski, J., Grottel, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+dependence+of+the+twitch+course+of+medial+gastrocnemius+muscle+of+the+rat+and+its+motor+units+on+stretching+of+the+muscle.">The dependence of the twitch course of medial gastrocnemius muscle of the rat and its motor units on stretching of the muscle.</a> Archives Italiennes de Biologie. 130, 315-325 (1992).</li><li>Celichowski, J., Grottel, K., Bichler, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Differences+in+the+profile+of+unfused+tetani+of+fast+motor+units+with+respect+to+their+resistance+to+fatigue+in+the+rat+medial+gastrocnemius+muscle.">Differences in the profile of unfused tetani of fast motor units with respect to their resistance to fatigue in the rat medial gastrocnemius muscle.</a> Journal of Muscle Research and Cell Motility. 20, 681-685 (1999).</li><li>Krutki, 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=Division+of+motor+units+into+fast+and+slow+on+the+basis+of+profile+of+20+Hz+unfused+tetanus.">Division of motor units into fast and slow on the basis of profile of 20 Hz unfused tetanus.</a> Journal of Physiology and Pharmacology. 59, 353-363 (2008).</li><li>Drzyma&#322;a-Celichowska, H., Krutki, P., Celichowski, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Summation+of+motor+unit+forces+in+the+rat+medial+gastrocnemius+muscle.">Summation of motor unit forces in the rat medial gastrocnemius muscle.</a> Journal of Electromyography and Kinesiology. 20, 599-607 (2010).</li><li>Kaczmarek, P., Celichowski, J., Drzyma&#322;a-Celichowska, H., Kasi&#324;ski, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+image+of+motor+unit+architecture+in+the+mechanomyographic+signal+during+single+motor+unit+contraction.+In+vivo+and+simulation+study.">The image of motor unit architecture in the mechanomyographic signal during single motor unit contraction. In vivo and simulation study.</a> Journal of Electromyography and Kinesiology. 19, 553-563 (2009).</li><li>Celichowski, J., Krutki, P., Bichler, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Axonal+conduction+velocity+of+motor+units+of+rat's+medial+gastrocnemius+muscle.">Axonal conduction velocity of motor units of rat's medial gastrocnemius muscle.</a> Journal of Physiology (Paris). 90, 75-78 (1996).</li></ol>

Bei korrekter Arbeit erfahrener Wissenschaftler sollte die chirurgische Komponente des beschriebenen Protokolls innerhalb von etwa zwei Stunden abgeschlossen sein. Besonders darauf sollte geachtet werden, dass das Tier während der Operation stabile physiologische Bedingungen aufrechterhält, insbesondere die Körpertemperatur und die Tiefe der Anästhesie, die systematisch durch die Beurteilung von Pinna- und Entzugsreflexen kontrolliert werden sollten. Nach der Operation sollte es möglich sein, stabile Aufnahmebedingu...

Motoreinheiten (MUs) sind die kleinsten funktionellen Einheiten der Skelettmuskulatur. Daher ist das Verständnis ihrer Funktion, Plastizität und kontraktilen Eigenschaften sowie der Mechanismen ihrer Kraftregulierung entscheidend für den Fortschritt in der Muskelphysiologie. Die grundlegenden kontraktilen Eigenschaften von MUs und die Proportionen ihrer physiologischen Typen wurden für zahlreiche Muskeln dokumentiert, vor allem die Hinterbeinermuskeln bei Versuchstieren. Sowohl die Plastizität der MU-Eigenschaften als auch die Mechanismen der MU-Kraftregulierung sind jedoch noch nicht vollständig verstanden.
Das Prinzip der beschriebenen Methode ist eine umfangreiche Denervation der Hinterkiefermuskulatur mit Ausnahme der untersuchten und der Laminektomie an den Lendenwirbeln, um dünne ventrale Wurzeln vorzubereiten, die jeweils ein einzelnes "funktionelles" Motoraxon enthalten, das elektrisch stimuliert wird, um die Kraft und das Einwirkungspotenzial des MU aufzuzeichnen. Mit der in diesem Papier beschriebenen Technik ist es möglich, mehr als die Hälfte der MUs des medialen Magen-Darm-Muskels in einem erfolgreichen Experiment zu isolieren. Die Ratte medial gastrocnemius besteht im Durchschnitt aus 52 MUs (Frauen) oder 57 MUs (Männchen) von drei physiologischen Typen: S (langsam), FR (schnell resistent) und FF (schnell fettbar)1,2, und haben variable kontraktile Eigenschaften3. Für Experimente zum Vergleich von Mittelwerten für MUs in den Kontroll- und Versuchsgruppen sind Isolierung und Aufzeichnung von 10-30 MUs für jede dieser Gruppen erforderlich. Kritisch ist, dass einzelne MUs für Zeiträume von mehr als einer Stunde zur Stimulation zugänglich sein können. Da diese Technik es ermöglicht, sowohl MU-Kraft- als auch Aktionspotentiale zu erfassen, eignet sich diese Methode für die Untersuchung von Phänomenen im Zusammenhang mit der Kraftproduktion, die Bewertung der Auswirkungen von Ermüdung und die Beobachtung der Beziehung zwischen Kraft- und Aktionspotentialen.
Frühere Studien haben bestätigt, dass MU-Kontraktile Eigenschaften aus Kunststoff sind und durch zahlreiche Interventionen moduliert werden können. Experimente mit der hier beschriebenen Technik wurden an ratmedialen Gastrocnemius4 oder anderen Hinterbaltmuskeln der Ratte5,6 sowie an den Katzenmuskeln7mit einer ähnlichen Methode der Single-MU-Isolierung durchgeführt. Eine weitere Versuchsreihe mit Stimuli-Zügen, die in variablen Interpulsintervallen durchgeführt wurden, lieferte Beobachtungen zu motorischen Steuerungsprozessen, und die Ergebnisse lenken im Allgemeinen die Aufmerksamkeit auf die Geschichte der Stimulation, einschließlich erheblicher Auswirkungen einer Verschiebung der Zeitskala sogar eines Stimulus, der für die Kraftproduktion8,9entscheidend ist.
MUs können auch mit alternativen Methoden untersucht werden. Erstens ist eine Methode die direkte Stimulation von Motoneuronen. Burke verwendete intrazelluläre Stimulation von Motoneuronen in Cat medial gastrocnemius und Soleus mit Glasmikroelektroden, die parallel verwendet werden, um die elektrophysiologischen Eigenschaften dieser Neuronen1,10zu bestimmen. Andere Methoden wurden vorgeschlagen, um MUs in menschlichen Muskeln zu untersuchen, die eine erheblich geringere Intervention erfordern. Bei all diesen Methoden werden die Stimulierungs- und Aufnahmeelektroden in den Muskel oder Nerv eingeführt und Kraft vom Finger oder vom Fuß aufgezeichnet. Die erste dieser Methoden wurde verwendet, um MUs in der ersten dorsalen interossischen Muskel zu studieren. Für diesen Muskel, der sich mit einer niedrigen Kraft kontrahiert, wurden im Elektromyogramm, das mit der in den Muskel eingesetzten Nadelelektrode aufgezeichnet wurde, die Wirkungspotentiale von nur einer aktiven Motoreinheit identifiziert. Dann wurden die Fragmente einer Muskelkraft, die parallel und nach jeder Aktion aufgezeichnet wurden, gemittelt (spike-triggered averaging). Diese Methode ermöglicht die Extraktion der Kraft einer Motoreinheit aus der Muskelkraftaufzeichnung11. Die methodische Schwäche dieses Verfahrens besteht jedoch darin, dass keine einzelne Zuckkraft, sondern Fragmente von tetanischen Kontraktionen gemittelt wurden. Human MUs können auch mit der zweiten Methode der intramuskulären elektrischen Mikrostimulation mit einer Elektrode in den Muskel12eingeführt untersucht werden, die ein Fragment eines Axonbaums stimuliert, was zur Aktivierung einer einzigen Motoreinheit führt. Die dritte Methode ist die Mikrostimulation mit einer In den Nerv eingeführten Elektrode. Wenn die Elektrode nur ein Motoraxon im Nerv aktiviert, ist nur eine Motoreinheit13angeschlagen. Diese letzten Methoden haben einige Einschränkungen, einschließlich Stabilität und Qualität der Aufzeichnung, ethische Einschränkungen und Zugang zum experimentellen Material. Dieses Protokoll wurde ausgiebig bei Katzen in den 70er und 80erJahren 14verwendet.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Force transducer</td>
			<td>custom-made</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Forceps</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>No. 11255-20</td>
			<td>Dumont #55 with extra light and fine shanks</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Forceps</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>No. 11150-10</td>
			<td>Extra Fine Greafe Forceps</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Forceps</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>No. 11026-15</td>
			<td>Special cupped pattern for superior grip</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Forceps</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>No. 11023-10</td>
			<td>Slim 1x2 teeth</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Forceps</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>No. 11251-20</td>
			<td>Dumont #5</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hemostats</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>No. 13003-10</td>
			<td>Hartman</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isolation Unit</td>
			<td>Grass Instruments</td>
			<td>S1U5A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Low Noise Bioamplifer</td>
			<td>World Precision Instruments</td>
			<td>Order code 74030</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Needle holders</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>No. 12503-15</td>
			<td>With tungsten carbide jaws</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rongeurs</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>No. 16021-14</td>
			<td>Friedman-Pearson</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scissors</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>No. 14101-14</td>
			<td>Straight sharp/blunt with large finger loops</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scissors</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>No. 14075-11</td>
			<td>Curved blunt/blunt</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scissors</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>No. 14084-08</td>
			<td>Extra fine bonn</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scissors</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>No. 15000-00</td>
			<td>Straight, ideal for cutting nerves</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stimulator</td>
			<td>Grass Instruments</td>
			<td>S88</td>
			<td>Dual Output Square Pulse Stimulator</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

functional isolation of single motor units of rat medial gastrocnemius muscle

Diese Arbeit skizziert die funktionelle Isolierung von Motoreinheiten (MUs), eine standardelektrophysiologische Methode zur Bestimmung der Eigenschaften von Motoreinheiten in hinteren Muskeln (wie mediale Gastrocnemius, Soleus oder Plantaris-Muskel) bei experimentellen Ratten. Ein entscheidendes Element des Verfahrens ist die Anwendung elektrischer Reize, die an ein motorisches Axon geliefert werden, das von der ventralen Wurzel isoliert ist. Die Reize können in konstanten oder variablen Interpulsintervallen abgegeben werden. Diese Methode eignet sich für Versuche an Tieren in unterschiedlichen Reifestadien (jung, erwachsen oder alt). Darüber hinaus kann dieses Protokoll in Experimenten zur Untersuchung der Variabilität und Plastizität von Motoreinheiten verwendet werden, die durch ein breites Spektrum von Interventionen hervorgerufen werden. Die Ergebnisse dieser Experimente können sowohl das Grundwissen in der Muskelphysiologie erweitern als auch in praktische Anwendungen umgesetzt werden. Dieses Verfahren konzentriert sich auf die chirurgische Vorbereitung für die Aufzeichnung und Stimulation von MUs, wobei der Schwerpunkt auf den notwendigen Schritten zur Erreichung der Präparationsstabilität und Reproduzierbarkeit der Ergebnisse liegt.

Parameter von Motoreinheitenkontraktionen und Aktionspotentialen können auf der Grundlage von Aufzeichnungen berechnet werden, wenn stabile Bedingungen der Aufnahmen gewährleistet sind. Abbildung 1 zeigt eine repräsentative Aufzeichnung des einzelnen Zuckens eines schnellen MU. Die obere Spur zeigt das Wirkungspotenzial der Motoreinheit. Die Verzögerung zwischen der Reizabgabe und dem Beginn des Wirkungspotenzials der Motoreinheit ist auf die Leitungszeit von der ventralen Wurzel bis zum...

Watch this Scientific Journal Video about Functional Isolation of Single Motor Units of Rat Medial Gastrocnemius Muscle at JoVE.com

Functional Isolation of Single Motor Units of Rat Medial Gastrocnemius Muscle

Diese Methode ermöglicht die Aufzeichnung der Kraft von zuckenden und tetanischen Kontraktionen und Aktionspotentialen in drei Arten von Motoreinheiten im ratmedialen Gastrocnemius-Muskel. Die funktionelle Isolierung einer einzelnen Motoreinheit wird durch elektrische Stimulation des Axons induziert.

Funktionelle Isolierung von einzelnen Motoreinheiten von Ratte Medial Gastrocnemius Muskel

This work outlines functional isolation of motor units (MUs), a standard electrophysiological method for determining characteristics of motor units in ...

Diese Methode ermöglicht die funktionelle Isolierung einzelner Motoreinheiten bei der Handhabung von Massen von Versuchstieren. Der Hauptvorteil dieser Technik ist die Erfassung von Kraft- und Aktionspotentialen einzelner Motoreinheiten identifizierter physiologischer Art. Mithelfend ist Professor Jan Celichowski, Leiter der Abteilung für Neurobiologie.Beginnen Sie mit dem Schneiden der Haut entlang der Wirbelsäule, vom Kreuzbein bis zum Brustwirbel, mit einer scharf-stumpfen Schere. Identifizieren Sie den S1-Wirbel als das unterste Segment. Dann schneiden und entfernen Sie die Longissimus-Muskeln, und die spinösen Prozesse von L6 bis L2 Wirbel.Verwenden Sie feine Rongeur, um die Querprozesse von L6 bis L2 zu entfernen, und führen Sie eine Laminektomie über L6- bis L2-Segmente durch, um die Lendensegmente des Rückenmarks freizulegen, die von der Dura mater abgedeckt werden. Schneiden Sie mit einer scharfen Schere das Rückenmark und die dorsalen und ventralen Wurzeln am L2-Wirbelsegment, ebenerweise an der oberen Grenze der Laminektomie. Legen Sie kleine Stücke von trockenem Gelschaum, um die Blutung zu stoppen.Als nächstes verwenden Sie eine scharfstumpfe Schere, um ein Längskuscheln auf der hinteren Seite der linken Hintergliedmaße, von der Achillessehne bis zur Hüfte, zu machen. Suchen Sie die popliteale Fossa an der Rückseite des Kniegelenks, die von den Bizeps femoris Muskel bedeckt ist, und machen Sie eine Tasse zwischen dem vorderen und hinteren Teil dieses Muskels. Bewegen sie sich nach oben, schneiden Sie die beiden Köpfe des Bizeps femoris bis zur Hüfte, um den Ischiasnerv zu belichten.Mit stumpfer Zange und Schere, trennen Sie die Seite vom medialen Kopf des Magen-Darm-Muskels, und schneiden Sie die distale Insertion des medialen Magen-Darm-Muskels. Identifizieren Sie den medialen Magen-Darm- oder MG-Nerv, dann verwenden Sie Zangen und Schere, um alle verbleibenden Kollateralen des Ischiasnervs einschließlich Kollateralen zu hinteren Bizeps und Semitendinosus zu schneiden. Eine nicht elastische Ligatur durch die Achillessehne züchten und drei Knoten machen.Dann machen Sie einen zwei Zentimeter großen Schnitt in der Haut und das darunter liegende Bindegewebe entlang der vorderen Seite der linken Hinterseite für eine Mobilisierung mit einem mittleren Clan. Befestigen Sie die linke Hintergliedmaße, indem Sie eine Stahlklemme auf die Tibia legen. Legen Sie die Ratte in einen maßgeschneiderten verstellbaren Rahmen.Ziehen Sie die Hautklappen um die Laminektomie mit vier Ligaturen. Und besonieren Sie sie an den Rahmen, um einen Pool für Paraffinöl über dem freiliegenden Rückenmark zu bilden. Verwenden Sie eine Dumont 55 Zange, um die Dura mater an der Kreuzung des Rückenmarks zu heben.Dann schneiden Sie es kauenal bis zum Sakralknochen und ziehen Sie es zurück. Trennen Sie die linken und rechten rückenden und ventralen Wurzeln auf aufeinanderfolgenden Ebenen mit einer stumpfen Glasstange. Füllen Sie den Pool über dem Rückenmark mit warmem Paraffinöl und decken Sie die freiliegenden ventralen und dorsalen Wurzeln ab.Legen Sie die Ratte auf eine maßgeschneiderte Aluminiumplatte mit einem Pool für ihre Hinterbeine, verbunden mit dem geschlossenen Schlaufen Heizsystem. Befestigen Sie die Klemme am linken Hinterteil mit der Metallstange, um sie zu immobilisieren. Befestigen Sie die Wirbelsäule, indem Sie Stahlklemmen am Sakralknochen und am L1-Wirbel anbringen.Dann verbinden Sie den linken medialen Gastrocnemiusmuskel mit der nicht elastischen Ligatur über die Achillessehne mit dem Kraftwandler. Legen Sie einen bipolaren Silberdraht oder eine Elektrode durch den mittleren Teil des Muskels, senkrecht zu seiner langen Achse, und füllen Sie die Kammer für Hinterbeine mit warmem Paraffinöl, um den medialen Magen-Darm-Muskel zu bedecken. Dehnen Sie den operierten Muskel auf eine passive Spannung von 100 Millinewton, die vom Kraftaufnehmer gesteuert wird.Verwenden Sie dann eine scharfstumpfe Schere, um einen zwei Zentimeter großen Schnitt in der Haut der rechten Hintergliedzung zu machen, und legen Sie eine Silberdrahtelektrode als Referenzelektrode ein. Platzieren und fixieren Sie eine maßgeschneiderte isolierte Metallplatte über den freiliegenden Wirbelsäulenwurzeln. Setzen Sie linke Paare von ventralen und dorsalen Wurzeln auf die Platte.Und fügen Sie dem Pool, der von der Haut um die Laminektomie gebildet wird, Eine Saline hinzu. Legen Sie eine silberne Draht stimulierende Elektrode über die exponierten Wirbelsäulenwurzeln, dann legen Sie einen positiven Pol drei Millimeter über der Platte in Öl, und den negativen Pol in der Kochlinie. Stimulieren Sie die ventralen Wurzeln mit elektrischen rechteckigen Impulsen, die Kontraktion der Muskeln hervorrufen.Verwenden Sie ein Paar Dumont 55 Zangen und Lupen, um L5 oder L4 ventrale Wurzeln in sehr feine Bündel von Axonen zu teilen. Legen Sie eines dieser Bündel auf eine Silberdrahtelektrode und stimulieren Sie sie, die Aktivität einer einzelnen Motoreinheit zu beobachten. Durch die schrittweise Erhöhung der Intensität des Stimulus, identifizieren Sie eine einzelne Motoreinheit auf der Grundlage des evozierten All-or-none-Charakters der Zuckkontraktion und des Wirkungspotentials.Parameter von Motoreinheitenkontraktionen und Aktionspotentialen können anhand von Aufzeichnungen berechnet werden, wenn stabile Bedingungen der Aufzeichnungen versichert sind. Hier wird eine repräsentative Aufzeichnung des einzelnen Zuckens einer schnellen Motoreinheit gezeigt. Die oberen Schalen zeigen das Wirkungspotenzial der Motoreinheit.Die Verzögerung zwischen der Reizabgabe und dem Beginn des Einwirkungspotenzials der Motoreinheit ist auf die Leitungszeit von der ventralen Wurzel zum Muskel zurückzuführen. Eine repräsentative Aufzeichnung der unverfeinigen Tenanuskraft einer schnellen Motoreinheit und eines Zuges von Motoreinheiten-Aktionspotentialen werden hier zusammen mit den Zeitpositionen der angewendeten Reize gezeigt. Bevor Sie dieses Verfahren versuchen, denken Sie daran, dass die Spaltung der ventralen Wurzel in dünne Filamente etwas Training und Erfahrung erfordert.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Axoplasm Isolation from Rat Sciatic Nerve

Axoplasma Isolation von Rat Ischiasnerv

Isolation of pure axonal cytoplasm (axoplasm) from peripheral nerve is crucial for biochemical studies of many biological processes. In this article, we ...

Forschung

Neurowissenschaften

Paired Patch Clamp Recordings from Motor-neuron and Target Skeletal Muscle in Zebrafish

Gepaart Patch Clamp Messungen von Motor-Neuron-und Target Skelettmuskulatur bei Zebrafisch

Larval zebrafish represent the first vertebrate model system to allow simultaneous patch clamp recording from a spinal motor-neuron and target muscle.  ...

A Functional Motor Unit in the Culture Dish: Co-culture of Spinal Cord Explants and Muscle Cells

Ein Functional Motor Unit in der Kulturschale: Co-Kultur von Spinal Cord Explantate und Muskelzellen

Human primary muscle cells cultured  aneurally in monolayer rarely contract spontaneously because, in the absence of  a nerve component, cell ...

Extracellularly Identifying Motor Neurons for a Muscle Motor Pool in Aplysia californica

Extracellularly Identifying Motor Neurons for a Muscle Motor Pool in Aplysia californica

Extrazellulär identifizieren Motor Neurons für einen Muscle Motor Pool in<em&gt; Aplysia californica</em

In animals with large  identified neurons (e.g. mollusks), analysis of motor pools is done using  intracellular techniques1,2,3,4. Recently,  we developed ...

Functional and Morphological Assessment of Diaphragm Innervation by Phrenic Motor Neurons

Funktionellen und morphologischen Bewertung der Membran Innervation durch phrenicus Motoneuronen

This protocol specifically focuses on tools for assessing phrenic motor neuron (PhMN) innervation of the diaphragm at both the electrophysiological and ...

Isolation of Adult Spinal Cord Nuclei for Massively Parallel Single-nucleus RNA Sequencing

Isolierung von Erwachsenen Rückenmark Kerne für massiv parallele Single-Kern-RNA-Sequenzierung

Probing an individual cell&#39;s gene expression enables the identification of cell type and cell state. Single-cell RNA sequencing has emerged as a ...

Isolation of Primary Murine Skeletal Muscle Microvascular Endothelial Cells

Isolierung der primären murinen Skelettmuskulatur mikrovaskuläre Endothelzellen

The endothelial cells of skeletal muscle capillaries (muscle microvascular endothelial cells, MMEC) build up the barrier between blood stream and skeletal ...

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

Direkter Einspritzung von Lentivirale Vektor zeigt mehrere motorische Bahnen im Rückenmark Ratte

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

3D Kinematic Analysis for the Functional Evaluation in the Rat Model of Sciatic Nerve Crush Injury

3D Kinematische Analyse zur funktionellen Bewertung im Rattenmodell von Ischias-Nerven-Crush-Verletzungen

Compared to the Sciatic Functional Index (SFI), kinematic analysis is a more reliable and sensitive method for performing functional evaluations of ...

Maximum Isometric Tetanic Force Measurement of the Tibialis Anterior Muscle in the Rat

Maximale isometrische tetanische Kraftmessung des Tibialis-Vordermuskels bei ratten

Traumatic nerve injuries result in substantial functional loss and segmental nerve defects often necessitate the use of autologous interposition nerve ...