Name: maximum isometric tetanic force measurement of the tibialis anterior muscle in the rat
Uploaded: 2021-06-26T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Maximum Isometric Tetanic Force Measurement of the Tibialis Anterior Muscle in the Rat at JoVE.com

この出版物で報告された研究は、賞番号RO1 NS 102360の下で国立衛生研究所の国立神経疾患と脳卒中研究所によってサポートされました。コンテンツは著者の責任であり、必ずしも国立衛生研究所の公式見解を表すものではありません。

すべての動物の処置は、制度的動物の世話と使用委員会(IACUC A334818)の承認を得て行われた。
1. 力変換器の校正
<ol><li>コンピュータがUSB-6009多機能I/Oデータ収集(DAQ)デバイスに正しく接続されていることを確認します。 注:他のラット株や種は、より高い力が 44を期待されるように、異なるロードセル力トランスデューサを必要とするかもしれません。...

このプロトコルは、ラットモデル32におけるTA筋肉の正確な最大ITF測定を取得するための、事前に検証された方法を記述する。実験的な神経再建治療後の最大強度の回復は、神経が再生するだけでなく、目標筋肉との作業関係を作ったことも証明するので、臨床現場の第一の関心事です。ITFは、ラット坐骨神経モデル32のような小さな神経ギャップモデルで?...

外傷性末梢神経損傷後の運動機能の喪失は、患者1、2、3の生活の質と社会経済的地位に大きな影響を与える。この患者集団の予後は、年間4年間の外科的技術の最小限の改善のために貧弱なままである。直接エンドツーエンドの緊張のない上音の修復は、ゴールドスタンダードの外科的再建を形成する。しかし、神経のギャップが延長された場合には、自家神経移植片の間付き合いが優れている5,6.関連するドナー部位の罹患率および自家神経移植片の限られた利用可能性は、代替技術7、8の必要性を課している。
実験動物モデルは末梢神経再生のメカニズムを解明し、様々な再建および薬理学的治療の選択肢8,9の結果を評価するために用いられてきた。ラット坐骨神経モデルは、最も頻繁に使用される動物モデル10である。彼らの小さなサイズは、彼らが扱いやすく、家に簡単になります。その最上級の神経再生の可能性のために、介入と結果の評価の間の時間の減少は、比較的低いコスト11、12をもたらすことができます。その使用の他の利点は、人間の神経線維との形態学的類似性と比較/歴史的研究の数が多い13.後者は慎重にアプローチする必要がありますが、研究間のさまざまな結果対策が異なっているため、結果14、15、16、17、18を比較することが困難になります。
神経再生を評価する結果対策は、電気生理学から所因性学までさまざまであるが、これらの方法は相関を意味するが、必ずしも運動機能14,15の戻り値を直接測定するわけではない。神経線維を再生すると、機能接続数を過大評価する可能性のある適切な接続が行われなくなる可能性があります14,15,19,20.末端器官の正しい再インナーブを実証するための最良かつ臨床的に最も関連性の高い測定は、筋肉機能21、22、23の評価のままである。しかし、動物モデルのための運動機能評価ツールの作成は困難です。Medinaceliら.は、最初に歩行トラック解析について説明し、それ以来、実験的末梢神経研究21、24、25、26、27、28において機能的回復を評価するために最も頻繁に使用されてきた方法である。歩行軌跡解析では、歩行ラット21,29からのポープリントの測定値に基づいて坐骨機能指数(SFI)を定量化する。歩行軌跡解析の大きな制限事項は、例えばつま先拘縮、自動切断、印刷物の塗り付け、および他の再収縮の尺度との不十分な相関、機能回復30、31の定量化のための他のパラメータの使用を必要としている。
ルイスラット32およびニュージーランドウサギ33の以前の研究では、脛骨前(TA)筋の等角体テタニック力(ITF)測定を検証し、異なるタイプの神経修復34、35、36、37、38、39後の筋肉回復の評価においてその有効性を実証した。TA筋肉は、その比較的大きなサイズ、坐骨神経の腹膜枝によるインナーブ及び十分に解明された生化学的特性40、41、42、43のために適している。筋肉長(プリロード力)および電気的パラメータが最適化されると、ITFはラット32およびウサギ33においてそれぞれ4.4%および7.5%の左右変動を提供する。
本稿では、必要な手術前計画、外科的アプローチ、共通の骨膜神経および遠位TA筋腱の解剖の詳細な説明を含む、ラット坐骨神経モデルにおけるITF測定の詳細なプロトコルを提供する。刺激強度と持続時間に対して所定の値を用い、最適な筋肉長と刺激脈拍周波数が定義される。これら4つのパラメータを使用すると、ITFは一貫して正確に測定できます。

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>0.9% Sodium Chloride</td>
			<td>Baxter Healthcare Corporation, Deerfield, IL, USA</td>
			<td>G130203</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1 mm Kirshner wires</td>
			<td>Pfizer Howmedica, Rutherford, NJ</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Adson Tissue Forceps</td>
			<td>ASSI, Westbury, NY, USA</td>
			<td>MTK-6801226</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bipolar electrode cables</td>
			<td>Grass Instrument, Quincy, MA</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bipolar stimulator device</td>
			<td>Grass SD9, Grass Instrument, Quincy, MA</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cotton-tip Applicators</td>
			<td>Cardinal Health, Waukegan, IL, USA</td>
			<td>C15055-006</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Curved Mosquito forceps</td>
			<td>ASSI, Westbury, NY, USA</td>
			<td>MTK-1201112</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Force Transducer MDB-2.5</td>
			<td>Transducer Techniques, Temecula, CA</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gauze Sponges 4x4</td>
			<td>Covidien, Mansfield, MA, USA</td>
			<td>2733</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ground cable</td>
			<td>Grass Instrument, Quincy, MA</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isoflurane chamber</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Custom-made</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ketamine</td>
			<td>Ketalar, Par Pharmaceutical, Chestnut, NJ</td>
			<td>42023-115-10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LabView Software</td>
			<td>National Instruments, Austin, TX</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Loop</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Custom-made</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microsurgical curved forceps</td>
			<td>ASSI, Westbury, NY, USA</td>
			<td>JFA-5B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microsurgical scissors</td>
			<td>ASSI, Westbury, NY, USA</td>
			<td>SAS-15R-8-18</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microsurgical straight forceps</td>
			<td>ASSI, Westbury, NY, USA</td>
			<td>JF-3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Retractor</td>
			<td>ASSI, Westbury, NY, USA</td>
			<td>AG-124426</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scalpel Blade No. 15</td>
			<td>Bard-Parker, Aspen Surgical, Caledonia, MI, USA</td>
			<td>371115</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Slim Body Skin Stapler</td>
			<td>Covidien, Mansfield, MA, USA</td>
			<td>8886803512</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Subminiature electrode</td>
			<td>Harvard Apparatus, Holliston, MA</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surgical Nerve Stimulator</td>
			<td>Checkpoint Surgical LCC, Cleveland, OH, USA</td>
			<td>9094</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Terrell Isoflurane</td>
			<td>Piramal Critical Care Inc., Bethlehem, PA, USA</td>
			<td>H961J19A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Testing platform</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Custom-made</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tetontomy Scissors</td>
			<td>ASSI, Westbury, NY, USA</td>
			<td>ASIM-187</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Traceable Big-Digit Timer/Stopwatch</td>
			<td>Fisher Scientific, Waltham, MA, USA</td>
			<td>S407992</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>USB-6009 multifunctional I/O data acquisition (DAQ) device</td>
			<td>National Instruments, Austin, TX</td>
			<td>779026-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vacuum Base Holder</td>
			<td>Noga Engineering &#38; Technology Ltd., Shlomi, Isreal</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Attached clamp is custom-made</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Weight (10 g)</td>
			<td>Denver Instruments, Denver, CO, USA</td>
			<td>820010.4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Weight (20 g)</td>
			<td>Denver Instruments, Denver, CO, USA</td>
			<td>820020.4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Weight (50 g)</td>
			<td>Denver Instruments, Denver, CO, USA</td>
			<td>820050.4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Xylazine</td>
			<td>Xylamed, Bimeda MTC Animal Health, Cambridge, Canada</td>
			<td>1XYL002</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

maximum isometric tetanic force measurement of the tibialis anterior muscle in the rat

外傷性神経損傷は実質的な機能的損失をもたらし、分節神経欠損はしばしば自家介在神経移植片の使用を必要とする。その限られた可用性と関連するドナー側の罹患率のために、神経再生の分野での多くの研究は、セグメント神経ギャップを埋めるために代替技術に焦点を当てています。外科的または薬理学的な治療選択肢の結果を調べるため、ラット坐骨神経モデルは、しばしばバイオアッセイとして使用される。ラットモデルでは、神経再生の程度を決定するために使用されるさまざまな結果測定があります。標的筋肉の最大出力力は、実験療法の臨床翻訳に最も関連する結果のままである。テタニック筋収縮の等角力測定は、以前ラットおよびウサギモデルの神経損傷または修復後の運動回復を評価するための再現性と有効な技術として説明されている。本ビデオでは、最適化されたパラメータを用いたラット坐骨神経欠損モデルにおける脛骨筋前筋の機能的回復の評価に関するこの貴重な手順のステップバイステップの指示を提供する。我々は、一般的な腹膜神経および脛骨前筋腱の外科的アプローチおよび解剖に加えて、必要な手術前の準備について説明する。アイソメトリックテタニック力測定技術について詳しく説明します。最適な筋肉長および刺激パルス周波数を決定することが説明され、最大のテタニック筋収縮を測定することが実証される。

ITF測定には5つのパラメータが使用されます。これらには、筋肉の緊張(プリロード力)、刺激強度(電圧)、刺激パルス周波数、0.4 msの刺激持続時間および2msの遅延が含まれる。ITFを測定する前に、最適な筋肉の緊張は、パラメータテスト中に2Vの強度で2つの単一のけいれん筋収縮を使用して決定する必要があります。これらの刺激は足の屈折を引き起こし、VI(図5)のグラフ...

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

運動回復の評価は、実験的末梢神経研究におけるベンチマーク結果測定のままである。ラットの脛骨前筋の等角体テタニック力測定は、坐骨神経欠損の再建後の機能的転帰を評価するための非常に貴重なツールである。方法とニュアンスについては、この記事で詳しく説明します。

ラットにおける脛表筋前筋の最大等角体テタニック力測定

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

このビデオの全体的な目標は、ラットの脛骨筋の等方体のテタニック力を測定する方法についてのステップバイステップの指示を提供することです, 坐骨神経損傷または再建後の機能的回復を評価するための再現性と検証された方法.ラット坐骨神経欠損モデルは、末梢神経損傷の実験的治療オプションを評価するためによく使用される。ラットの部分神経欠損に対する金標準治療を複製するために、通常、坐骨神経の10ミリメートルのセグメントが、自己移植片の交付けとして逆に切除される。実験的治療では、神経ギャップは、神経同種移植片または導管のような他の技術を使用して再構築することができる。これらの実験技術の臨床翻訳のためには、対象筋肉における運動機能回復の程度を測定することが重要である。このビデオでは、共通の腹膜神経を刺激することによって脛骨前筋のためにそれを行う方法を説明します。力トランスデューサを校正して、手順を開始します。プロシージャ テーブルの上に 2 つの木製のブロックを含むテスト プラットフォームを、配置します。コンピュータがデータ収集デバイスに接続されていることを確認し、次にフォーストランスデューサに接続する必要があります。真空ベースを使用して、力トランスデューサをテストプラットフォームに垂直に取り付けます。キャリブレーションの重みのために、ループをクランプに固定します。ソフトウェアを開き、等角体のテタニック力測定用の仮想計測器を実行し、新しいキャリブレーションを選択します。キャリブレーションはループ上でゼロの重みから始まります。連続して、10、20、30、および50グラムの重量で、各重量測定の間にデータを収集する。5つの重量測定がすべて収集されたら、プロセスを選択します。キャリブレーションが成功した場合、グラフは正の線形曲線を示し、続ける値を受け入れる必要があります。ループと重量をクランプから取り外し、テストプラットフォーム上でフォーストランスデューサを水平に位置変更します。キャリブレーションプロセスを完了するには、ゼロを選択します。イオブルランチャンバーを使用して麻酔を誘発した後、後肢を剃り、ラットを37度の加熱パッドに置きます。ケタミンおよびキシラジンカクテルの腹腔内注射でラットを深く麻酔し、5〜6ミリリットルの生理食塩水を皮下投与して、全手順全体を通して十分な水分補給状態を維持する。ラットを横に置き、大腿骨と平行に2〜3センチメートルの後側大腿部切開を作成する。坐骨神経の腹膜神経枝を露出させるために、これらの筋肉間の魅惑的な面を解剖することによって、大腿骨筋と広大な側面筋から上腕二頭筋を分離する。分離された筋肉の間にレトラクターを置いて坐骨神経へのより良いアクセスを持っています。腹神経、脛骨神経、および腹膜神経への坐骨神経の三切片を特定する。湾曲した鉗子を使用して、周囲の組織から腹膜神経枝を解剖する。不確実性が生じた場合は、神経を優しくつまみ、運動反応が後足の屈折しているかどうかを観察します。脛側筋を露出させるために、ラットを背中に置き、下肢の前部の側面を切開し、膝関節から始まり、足の細動脈側に下降する。遠位脛筋腱を周囲の組織から分離する。蚊の鉗子を使用して、腱を挿入までぶっきらぼうに解剖し、挿入点で腱を切断します。等角体のテタニック力測定の過程における最初のステップは、筋肉長の最適化であり、パラメータテストとしても知られている。ラットを加熱パッドと一緒にテストプラットフォームに移し、2本の1ミリメートルk線を使用して後肢を木製のブロックに固定します。遠位大腿骨を通して最初のk線を開き、2番目のkワイヤーを足首にドリルします。サブミニチュア電極用ホルダーをテストプラットフォームに取り付け、周膜神経の位置にクランプを配置します。周囲の筋肉にグランドケーブルを挿入し、腹膜神経へのアクセスのためのレトラクターを戻します。双極電極ケーブルをサブミニチュア電極に取り付け、湾曲した鉗子を使用して、骨膜神経の周りに電極を引っ掛けます。サブミニチュア電極の位置を固定するためにホルダーのクランプを使用します。遠位脛筋前筋腱を力変換器に取り付けられたクランプにクランプします。正確な測定のためには、力トランスデューサが脛表筋の経過に平行に配置することが重要です。ラット参照ケーブルがサブミニチュア電極と黒色のアクティブ電極ケーブルの近位に遠位に配置されていることを確認します。これらのケーブルと接地ケーブルの両方をバイポーラ刺激装置に接続します。筋肉の長さの最適化のために、双極刺激器の設定を0.4ミリ秒の2ミリ秒の遅延と2ボルトの刺激強度に調整します。すべてがうまく接続されたら、パラメータテストでソフトウェアを設定し、トリガーコレクションを押します。力トランスデューサに取り付けられたレバーアームを動かして、プリロードとも呼ばれる筋肉の長さを増やします。プリロードは、画面上のグラフの上に大きなキットです。10グラムのプリロードから始め、バイポーラシミュレータの刺激ボタンを下に押して2つの単一のツイッチを与えます。出力は2つのピーク出力力としてグラフに表示され、ラットは足の反射を示すはずです。トリガー収集をもう一度押して、これら 2 つのピークを測定します。通常、プログラムは自動的にピークを検出します。その場合は、[同意] をクリックして続行します。ただし、ソフトウェアがピークを認識できない場合は、拒否をクリックして、手動でピークを選択します。2つの出力力は平均ピーク出力力に平均され、グラフの右側に表示されます。その後、この平均ピーク出力力からプリロードを差し引くことによって、アクティブな筋肉力を計算することができます。最大のアクティブな筋肉力をもたらすプリロードが識別されるまで、10グラムのプリロードの増分を使用します。各プリロード測定は、バイポーラシミュレータの刺激ボタンを下に2回押すことによって、同じ方法で行う必要があります。このプロセスを簡単にするために、各プリロードのアクティブな筋肉力を書き留め、アクティブな筋肉力が低下するとすぐにプリロードを増やすのを止めます。この例では、最大アクティブな筋肉力は、20グラムのプリロードで切り替わります。最高の活性筋力をもたらすプリロード、すなわち、最適な筋肉長は、等角体のテタニック力を測定するために使用される。筋肉の緊張を解放し、加熱された生理的な筋肉で筋肉を潤します。5分待ってから、等角体の鉄分力の測定を開始します。待機中に、刺激強度を10ボルトに調整し、0.4ミリ秒で持続時間をリードし、2ミリ秒で遅延を導く。等角体のテタニック力は、30ヘルツから始まる増加周波数を使用して測定されます。ソフトウェアでパラメータテストから周波数テストに切り替え、所定の最適な筋肉長に力変換器を移動します。双極シミュレータの刺激ボタンを最大5秒間、または力のピークが明確に観察されるまで押して、テタニック刺激を誘導する。最適なテタニック曲線は急激に増加し、その後、ゆっくりと減少する高原相を有し、その後急激に減少する。各刺激周波数の力のピークを記録します。筋肉を5分間プレロードで5分間休ませ、各測定の間に加熱された生理食糸で筋肉を潤します。最大力の高原が観察されるまで、30ヘルツの増分と10ヘルツの解像度を使用します。これは、等角体のテタニック力になります。ステープルまたは縫合糸を使用して皮膚を閉じ、手順全体を対側後肢に繰り返します。対側側の測定を終えた後、動物を安楽死させる。このビデオを見た後, 坐骨神経再建を受けたラットの等角体のテタニック筋力を再現的に測定する方法をよく理解する必要があります。.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

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Generation of Local CA1 ÃƒÅ½Ã‚Â³ Oscillations by Tetanic Stimulation

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Visual Evoked Potential Recording in a Rat Model of Experimental Optic Nerve Demyelination

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Sample preparation is key for optimal detection and visualization of analytes in Matrix-assisted Laser Desorption/Ionization (MALDI) Imaging Mass ...

The Use of Trace Eyeblink Classical Conditioning to Assess Hippocampal Dysfunction in a Rat Model of Fetal Alcohol Spectrum Disorders

胎児アルコール スペクトルの無秩序のモデルラットにおける海馬機能障害を評価するためにトレース瞬目反射条件づけの使用

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In Vivo Electrophysiological Measurement of the Rat Ulnar Nerve with Axonal Excitability Testing

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Electrophysiology enables the objective assessment of peripheral nerve function in vivo. Traditional nerve conduction measures such as amplitude and ...

In Vivo Electrophysiological Measurement of Compound Muscle Action Potential from the Forelimbs in Mouse Models of Motor Neuron Degeneration

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生体内で運動ニューロンの変性症のマウスモデルの前肢からの複合筋活動電位の電気生理学的測定

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