Name: preparation of rat sciatic nerve for ex vivo neurophysiology
Uploaded: 2022-07-12T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Preparation of Rat Sciatic Nerve for Ex Vivo Neurophysiology at JoVE.com

Gli autori riconoscono il Dr. Gerald Hunsberger di GlaxoSmithKline Pharmaceuticals, King of Prussia, PA, USA e Galvani Bioelectronics (Stevenage, Regno Unito) per aver condiviso con noi la loro tecnica originale di preparazione nervosa. Gli autori riconoscono Robert Toth per il design del bagno nervino a doppia camera. Gli autori riconoscono il finanziamento della sovvenzione Healthcare Technologies Challenge Awards (HTCA) del Consiglio di ricerca in ingegneria e scienze fisiche (EPSRC). Gli autori riconoscono l'High Performance Embedded and Distributed Systems Centre for Doctoral Training (HiPEDS CDT) dell'Imperial College di Londra per il finanziamento di Adrien Rapeaux (EP/L016796/1). Adrien Rapeaux è attualmente finanziato dal Dementia Research Institute, Care Research and Technology Centre del Regno Unito. Gli autori riconoscono con gratitudine Zack Bailey dell'Imperial College, nel Dipartimento di Bioingegneria, per l'aiuto con gli esperimenti e l'accesso ai tessuti animali durante la produzione dell'articolo video JoVE.

Tutte le procedure e la cura degli animali sono state eseguite con licenze appropriate rilasciate dal Ministero degli Interni del Regno Unito ai sensi dell'Animals (Scientific Procedures) Act (1986) e sono state approvate dall'Animal Welfare and Ethical Review Board dell'Imperial College di Londra.
1. Preparazione dei buffer
NOTA: Questa parte del protocollo può essere eseguita con largo anticipo rispetto al resto del protocollo, ad eccezione delle f...

<ol>
	<li>McIntyre, C. C., Richardson, A. G., Grill, W. M. <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+excitability+of+mammalian+nerve+fibers:+Influence+of+afterpotentials+on+the+recovery+cycle.">Modeling the excitability of mammalian nerve fibers: Influence of afterpotentials on the recovery cycle.</a> Journal of Neurophysiology. 87 (2), 995-1006 (2002).</li><li>Pelot, N. A., Grill, W. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+quantification+of+excitation+and+kilohertz+frequency+block+of+the+rat+vagus+nerve.">In vivo quantification of excitation and kilohertz frequency block of the rat vagus nerve.</a> Journal of Neural Engineering. 17 (2), 026005 (2020).</li><li>Patel, Y. A., Kim, B. S., Rountree, W. S., Butera, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kilohertz+electrical+stimulation+nerve+conduction+block:+Effects+of+electrode+surface+area.">Kilohertz electrical stimulation nerve conduction block: Effects of electrode surface area.</a> IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering. 25 (10), 1906-1916 (2017).</li><li>Kortelainen, J., Al-Nashash, H., Vipin, A., Thow, X. Y., All, 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+effect+of+anaesthesia+on+somatosensory+evoked+potential+measurement+in+a+rat+model.">The effect of anaesthesia on somatosensory evoked potential measurement in a rat model.</a> Laboratory Animals. 50 (1), 63-66 (2016).</li><li>Oh, S. S., Hayes, J. M., Sims-Robinson, C., Sullivan, K. A., Feldman, E. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effects+of+anesthesia+on+measures+of+nerve+conduction+velocity+in+male+C57Bl6/J+mice.">The effects of anesthesia on measures of nerve conduction velocity in male C57Bl6/J mice.</a> Neuroscience Letters. 483 (2), 127-131 (2010).</li><li>Kuffler, S. W., Williams, E. M. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Small-nerve+junctional+potentials.+The+distribution+of+small+motor+nerves+to+frog+skeletal+muscle,+and+the+membrane+characteristics+of+the+fibres+they+innervate.">Small-nerve junctional potentials. The distribution of small motor nerves to frog skeletal muscle, and the membrane characteristics of the fibres they innervate.</a> The Journal of Physiology. 121 (2), 289-317 (1953).</li><li>Brunton, E., Blau, C. W., Nazarpour, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Separability+of+neural+responses+to+standardised+mechanical+stimulation+of+limbs.">Separability of neural responses to standardised mechanical stimulation of limbs.</a> Scientific Reports. 7 (1), 11138 (2017).</li><li>Schmalbruch, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fiber+composition+of+the+rat+sciatic+nerve.">Fiber composition of the rat sciatic nerve.</a> The Anatomical Record. 215 (1), 71-81 (1986).</li><li>Kagiava, A., Theophilidis, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessing+the+permeability+of+the+rat+sciatic+nerve+epineural+sheath+against+compounds+with+local+anesthetic+activity:+an+ex+vivo+electrophysiological+study.">Assessing the permeability of the rat sciatic nerve epineural sheath against compounds with local anesthetic activity: an ex vivo electrophysiological study.</a> Toxicology Mechanisms and Methods. 23 (8), 634-640 (2013).</li><li>Motori, E., 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=Neuronal+metabolic+rewiring+promotes+resilience+to+neurodegeneration+caused+by+mitochondrial+dysfunction.">Neuronal metabolic rewiring promotes resilience to neurodegeneration caused by mitochondrial dysfunction.</a> Science Advances. 6 (35), 8271 (2020).</li><li>Schwarz, J. R., Eikhof, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Na+currents+and+action+potentials+in+rat+myelinated+nerve+fibres+at+20+and+37&#176;+C.">Na currents and action potentials in rat myelinated nerve fibres at 20 and 37&#176; C.</a> Pfl&#252;gers Archiv. 409 (6), 569-577 (1987).</li><li>Cranefield, P. F., Brink, F., Bronk, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+oxygen+uptake+of+the+peripheral+nerve+of+the+rat.">The oxygen uptake of the peripheral nerve of the rat.</a> Journal of Neurochemistry. 1 (3), 245-249 (1957).</li><li>Lehmann, J. 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+changes+in+pH+on+the+action+of+mammalian+A+nerve+fibers.">The effect of changes in pH on the action of mammalian A nerve fibers.</a> American Journal of Physiology-Legacy Content. 118 (3), 600-612 (1937).</li><li>Hamm, L. L., Nakhoul, N., Hering-Smith, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Acid-base+homeostasis.">Acid-base homeostasis.</a> Clinical Journal of the American Society of Nephrology: CJASN. 10 (12), 2232-2242 (2015).</li><li>Minasian, S. M., Galagudza, M. M., Dmitriev, Y. V., Kurapeev, D. I., Vlasov, T. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Myocardial+protection+against+global+ischemia+with+Krebs-Henseleit+buffer-based+cardioplegic+solution.">Myocardial protection against global ischemia with Krebs-Henseleit buffer-based cardioplegic solution.</a> Journal of Cardiothoracic Surgery. 8, 60 (2013).</li><li>Bailey, L. E., Ong, S. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Krebs-Henseleit+solution+as+a+physiological+buffer+in+perfused+and+superfused+preparations.">Krebs-Henseleit solution as a physiological buffer in perfused and superfused preparations.</a> Journal of Pharmacological Methods. 1 (2), 171-175 (1978).</li><li>Miller, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sydney+Ringer:+physiological+saline,+calcium+and+the+contraction+of+the+heart.">Sydney Ringer: physiological saline, calcium and the contraction of the heart.</a> The Journal of Physiology. 555, 585-587 (2004).</li><li>Yamamoto, D., Suzuki, N., Miledi, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Blockage+of+chloride+channels+by+HEPES+buffer).">Blockage of chloride channels by HEPES buffer).</a> Proceedings of the Royal Society of London. Series B. Biological Sciences. 230 (1258), 93-100 (1987).</li><li>Janz, G. J., Taniguchi, 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+silver-silver+halide+electrodes.+Preparation,+stability,+and+standard+potentials+in+aqueous+and+non-aqueous+media.">The silver-silver halide electrodes. Preparation, stability, and standard potentials in aqueous and non-aqueous media.</a> Chemical Reviews. 53 (3), 397-437 (1953).</li><li>Rapeaux, A., Constandinou, T. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+HFAC+block-capable+and+module-extendable+4-channel+stimulator+for+acute+neurophysiology.">An HFAC block-capable and module-extendable 4-channel stimulator for acute neurophysiology.</a> Journal of Neural Engineering. 17 (4), 046013 (2020).</li><li>Next-Generation-Neural-Interfaces/HFAC_Stimulator_4ch. Next Generation Neural Interfaces Available from: <a target="_blank" href="https://github.com/Next-Generation-Neural-Interfaces/HFAC_Stimulator_4ch&gt">https://github.com/Next-Generation-Neural-Interfaces/HFAC_Stimulator_4ch&gt</a> (2021)</li><li>Cuttaz, E. A., Chapman, C. A. R., Syed, O., Goding, J. A., Stretchable Green, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=fully+polymeric+electrode+arrays+for+peripheral+nerve+stimulation.">fully polymeric electrode arrays for peripheral nerve stimulation.</a> Advanced Science. 8 (8), 2004033 (2021).</li><li>Lossi, L., Merighi, 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+use+of+ex+vivo+rodent+platforms+in+neuroscience+translational+research+with+attention+to+the+3Rs+philosophy.">The use of ex vivo rodent platforms in neuroscience translational research with attention to the 3Rs philosophy.</a> Frontiers in Veterinary Science. 5, 164 (2018).</li></ol>

In questo lavoro, abbiamo descritto un protocollo per preparare i nervi sciatici di ratto per la neurofisiologia ex vivo. L'estrazione dei tessuti richiede circa 30 minuti, compresa la manipolazione degli animali, l'anestesia, l'abbattimento e la dissezione, mentre la pulizia dei nervi, il posizionamento nel bagno e l'impianto dell'elettrodo dovrebbero richiedere altri 30 minuti prima che la registrazione possa essere avviata. La preparazione del buffer può essere eseguita in 30 minuti, anche se questo può ess...

L'attuale comprensione della funzione nervosa fondamentale come modellata in silico è carente in diversi aspetti, in particolare per quanto riguarda gli effetti della compartimentazione del tessuto nervoso al di fuori del soma, dell'assone e dei dendriti. Le interazioni assone-mielina sono ancora poco comprese, come evidenziato dal fatto che anche modelli nervosi computazionali dettagliati come MRG1 (per i nervi dei mammiferi) che catturano adeguatamente la risposta di stimolazione elettrica convenzionale, non catturano altri comportamenti osservati sperimentalmente come il carryover di blocco ad alta frequenza2 o la risposta di insorgenza secondaria3.
Questo protocollo fornisce un metodo per studiare in modo efficiente i processi neurofisiologici a livello nervoso in un modello acuto di piccoli animali da laboratorio, utilizzando un protocollo di preparazione standardizzato per isolare il nervo, controllarne l'ambiente e rimuoverlo da un contesto in vivo a un contesto ex vivo. Ciò impedirà altri processi corporei o anestetici utilizzati dai protocolli di stimolazione nervosa in vivo per alterare il comportamento nervoso e confondere i risultati misurati o la loro interpretazione 4,5. Ciò consente lo sviluppo di modelli più realistici incentrati esclusivamente su effetti specifici dei tessuti nervosi che sono poco compresi. Questo protocollo è anche utile come banco di prova per la stimolazione nervosa e la registrazione di materiali e geometrie degli elettrodi, nonché nuovi paradigmi di stimolazione come il blocco ad alta frequenza 2,3. Variazioni di questa tecnica sono state utilizzate in precedenza per studiare la fisiologia nervosa in condizioni strettamente controllate6, ad esempio, per misurare la dinamica e le proprietà dei canali ionici o gli effetti degli anestetici locali7.
Questa tecnica offre diversi vantaggi rispetto ad alternative come la sperimentazione acuta in vivo su piccoli animali8. La tecnica evita la necessità di mantenere la profondità dell'anestesia poiché il tessuto è stato estratto dal corpo, riducendo la quantità di attrezzature necessarie come un diffusore anestetico, un concentratore di ossigeno e una piastra riscaldante. Questo semplifica il protocollo sperimentale, riducendo il rischio di errori. Poiché gli anestetici possono potenzialmente alterare la funzione nervosa4, questa tecnica garantisce che le misure non siano confuse dagli effetti collaterali di questi composti anestetici. Infine, questa tecnica è più appropriata degli esperimenti acuti in vivo quando si studiano gli effetti di composti neurotossici come la tetrodotossina, che ucciderebbe un animale anestetizzato per paralisi.
Le sezioni nervose periferiche sono un sistema ex vivo unico poiché vi è un'alta probabilità che le fibre responsabili dei segnali neurali registrati non contengano alcun soma. Poiché questi sarebbero normalmente localizzati, per i motoneuroni, nella colonna vertebrale e per i neuroni sensoriali nei gangli della radice dorsale vicino alla colonna vertebrale, la preparazione di una sezione del nervo dei mammiferi può essere approssimativamente modellata come una raccolta di membrane tubolari con canali ionici, aperti ad entrambe le estremità9. Il metabolismo è mantenuto dai mitocondri situati nell'assone al momento della dissezione tissutale10. La sutura delle estremità aperte dell'axolemma è incoraggiata dopo l'estrazione per chiuderle e quindi aiutare a mantenere i gradienti ionici esistenti attraverso la membrana, che sono essenziali per la normale funzione nervosa.
Per mantenere l'omeostasi tissutale al di fuori del corpo, diverse variabili ambientali devono essere strettamente controllate. Questi sono temperatura11, ossigenazione12, osmolarità, pH13,14 e accesso al glucosio per mantenere il metabolismo. Per questo protocollo, l'approccio consiste nell'utilizzare un tampone Krebs-Henseleitmodificato 15,16 (mKHB) continuamente aerato con una miscela di ossigeno e anidride carbonica. L'mKHB fa parte della famiglia dei tamponi cardioplegici 6,17 utilizzati per preservare i tessuti sezionati al di fuori del corpo, ad esempio in esperimenti ex vivo. Questi tamponi non contengono emoglobina, antibiotici o antifungini e sono, quindi, adatti solo per preparazioni che coinvolgono piccole quantità di tessuto per un tempo limitato. Il controllo del pH è stato ottenuto con la coppia redox carbonato e anidride carbonica, che richiede un'aerazione costante del tampone con anidride carbonica per mantenere l'equilibrio del pH. Questo per evitare l'uso di altri agenti tampone comuni come HEPES, che possono modificare la funzione delle cellule nervose18. Per ossigenare il tampone e fornire il controllo del pH, è stata utilizzata una miscela di anidride carbonica al 5% in ossigeno chiamata carbogeno (95% O 2, 5% CO2). Un agitatore di riscaldamento è stato utilizzato per il controllo della temperatura di un contenitore tampone e il tampone è stato perfuso attraverso un bagno nervoso e quindi rimesso in circolo nel contenitore di partenza. Un esperimento tipico durerebbe 6-8 ore prima che il nervo perda la sua vitalità e non risponda più sufficientemente alla stimolazione affinché le misure siano rappresentative del tessuto sano.
Per ottimizzare il rapporto segnale-rumore, per la registrazione sono stati utilizzati elettrodi di cloruro d'argento, che sono stati preparati secondo i metodi precedentemente descritti19. Per la stimolazione, è possibile utilizzare una combinazione di elettrodi commerciali per polsini in platino pronti all'uso e elettrodi per polsini in polimero conduttivo su misura. Gli elettrodi per polsini polimerici conduttivi hanno capacità di carica notevolmente più elevate, che sono utili quando si stimola il nervo utilizzando forme d'onda ad alta ampiezza20.
Lo stimolatore utilizzato in questo protocollo è stato precedentemente descritto20. Documentazione, file di progettazione e script software per utilizzarlo sono disponibili pubblicamente21. Altri stimolatori possono essere utilizzati per eseguire questo protocollo; tuttavia, lo stimolatore personalizzato è anche in grado di bloccare2,20 il blocco 2,20 di corrente alternativa ad alta frequenza (HFAC), che consente una gamma più ampia di esperimenti di neurofisiologia. Per utilizzare il blocco HFAC, si raccomandano polsini in elastomero conduttivo per evitare danni al nervo. I polsini nervosi in elastomero conduttivo sono array di elettrodi morbidi e completamente polimerici prodotti da elastomeri conduttivi come componente conduttivo e polidimetilsilossano come isolamento22. I dispositivi sono stati fabbricati in una configurazione bipolare utilizzando tecniche convenzionali di microfabbricazione laser.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>1 L Glass bottle</td>
			<td>VWR International Ltd</td>
			<td>215-1595</td>
			<td>Borosilicate glass</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1 L Glass graduated flask</td>
			<td>VWR International Ltd</td>
			<td>612-3626</td>
			<td>Borosilicate glass</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2 L Glass bottle</td>
			<td>VWR International Ltd</td>
			<td>215-1596</td>
			<td>Borosilicate glass</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2 L Glass graduated flask</td>
			<td>VWR International Ltd</td>
			<td>BRND937254</td>
			<td>Borosilicate glass</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Adaptor, pneumatic, 8 mm to 1/4 NPT</td>
			<td>RS UK</td>
			<td>536-2599</td>
			<td>push-to-fit straight adaptor between oxygen hose and gas dispersion tube</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Alkoxy conformal coating</td>
			<td>Farnell</td>
			<td>1971829</td>
			<td>ACC15 Alkoxy conformal coating for dissection petri dish preparation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anesthetic</td>
			<td>Chanelle</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Isoflurane inhalation anesthetic, 250 mL bottle</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Beaker, 2 L</td>
			<td>VWR International Ltd</td>
			<td>213-0469</td>
			<td>Borosilicate glass</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bipolar nerve cuff</td>
			<td>Cortec GMBH</td>
			<td>N/A</td>
			<td>800 micron inner diameter, perpendicular lead out, no connector termination</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bossheads</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Standard wet laboratory bossheads for attaching grippers to rods</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Calcium Chloride dihydrate</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>C7902-500g</td>
			<td>500 g in plastic bottle</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Carbogen canister</td>
			<td>BOC</td>
			<td>N/A</td>
			<td>F-size canister</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge Tubes, 15 mL volume</td>
			<td>VWR International Ltd</td>
			<td>734-0451</td>
			<td>Falcon tubes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Conductive elastomer nerve cuff</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
			<td>high charge capacity nerve cuff for stimulation, see protocol for fabrication reference</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Connector, Termimate</td>
			<td>Mouser UK</td>
			<td>538-505073-1100-LP</td>
			<td>These should be soldered to wire terminated with crocodile clips (see entry 11)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Crocodile clip connectors</td>
			<td>RS UK</td>
			<td>212-1203</td>
			<td>These should be soldered to wire terminated with TermiMate connectors (see entry 10)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Deionized Water</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Obtained from deionized water dispenser</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Forceps angled 45 degrees</td>
			<td>InterFocus Ltd</td>
			<td>91110-10</td>
			<td>Fine forceps, student range</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Forceps standard Dumont #7</td>
			<td>InterFocus Ltd</td>
			<td>91197-00</td>
			<td>Student range forceps</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gas Disperson Tube, Porosity 3</td>
			<td>Merck</td>
			<td>12547866</td>
			<td>N/A</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glucose anhydrous, powder</td>
			<td>VWR International Ltd</td>
			<td>101174Y</td>
			<td>500 g in plastic bottle</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Grippers</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Standard wet laboratory rod-mounted grippers</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heating Stirrer</td>
			<td>RS UK</td>
			<td>768-9672</td>
			<td>Stuart US152</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hemostats</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Any hemostat &#62;12 cm in length is suitable</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Insect Pins, stainless steel, size 2</td>
			<td>InterFocus Ltd</td>
			<td>26001-45</td>
			<td>N/A</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laptop computer</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Any laboratory-safe portable computer with at least 2 unused USB ports is suitable</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Line Noise Filter</td>
			<td>Digitimer</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Humbug noise eliminator (50 Hz line noise filter)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Low-Noise Preamplifier, SR560</td>
			<td>Stanford Research Systems</td>
			<td>SR560</td>
			<td>Low-noise voltage preamplifier</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnesium Sulphate salt</td>
			<td>VWR International Ltd</td>
			<td>291184P</td>
			<td>500g in plastic bottle</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MATLAB scripts</td>
			<td>Github</td>
			<td>https://github.com/Next-Generation-Neural-Interfaces/HFAC_Stimulator_4ch</td>
			<td>Initialization, calibration and stimulation scripts for the custom stimulator</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MATLAB software</td>
			<td>Mathworks</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Standard package</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microscope Light, PL-2000</td>
			<td>Photonic</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Light source with swan necks. Product may be obtained from third party supplier</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microscope, SMZ 745</td>
			<td>Nikon</td>
			<td>SM745</td>
			<td>Stereoscopic Microscope</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mineral oil, non-toxic</td>
			<td>VWR International Ltd</td>
			<td>31911.A1</td>
			<td>Oil for nerve bath</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nerve Bath</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Plexiglas machined nerve bath, see protocol for details.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oscilloscope</td>
			<td>LeCroy</td>
			<td>N/A</td>
			<td>434 Wavesurfer. Product may be obtained from 3rd party suppliers</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oxygen Hose, 1 meter</td>
			<td>BOC</td>
			<td>N/A</td>
			<td>1/4&#34; NPT terminations</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oxygen Regulator</td>
			<td>BOC</td>
			<td>C106X/2B:3.5BAR-BS3-1/4&#34;NPTF 230Bar</td>
			<td>N/A</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Peristaltic Pump P-1</td>
			<td>Pharmacia Biotech</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Product may be obtained from third party supplier</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Petri Dish, Glass</td>
			<td>VWR International Ltd</td>
			<td>391-0580&#160;</td>
			<td>N/A</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potassium Chloride salt</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>P5405-250g</td>
			<td>250 g in plastic bottle</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potassium Dihydrogen Sulphate salt</td>
			<td>Merck</td>
			<td>1.04873.0250</td>
			<td>250 g in plastic bottle</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rat</td>
			<td>Charles River Laboratories</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Sprague Dawley, 250-330 grams, female</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Reference electrode, ET072</td>
			<td>eDaQ (Australia)</td>
			<td>ET072-1</td>
			<td>Silver silver-chloride reference electrode</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rod</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Standard wet laboratory rods with fittings for stands</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scale</td>
			<td>Sartorius</td>
			<td>N/A</td>
			<td>M-Power scale, for weighing powders. Product may be obtained from third-party suppliers</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scissors straight 12 cm edge</td>
			<td>InterFocus Ltd</td>
			<td>91400-12</td>
			<td>blunt-blunt termination, student range</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Signal Acquisition Device</td>
			<td>Cambridge Electronic Design</td>
			<td>Micro3-1401</td>
			<td>Micro3-1401 Multichannel ADC</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silicone grease, non-toxic</td>
			<td>Farnell</td>
			<td>3821559</td>
			<td>for sealing of bath partition</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silicone tubing, 2 mm inner diameter</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silicone tubing, 5 mm inner diameter</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silver wire</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>41390</td>
			<td>0.5 mm, annealed</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Bicarbonate salt</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>S5761-500g</td>
			<td>500 g in plastic bottle</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Chloride salt</td>
			<td>VWR International Ltd</td>
			<td>27810.295</td>
			<td>1 kg in plastic bottle</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spring scissors angled 2 mm edge</td>
			<td>InterFocus Ltd</td>
			<td>15010-09</td>
			<td>N/A</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stand</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Standard wet laboratory stands with sockets for rods</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stimulator</td>
			<td>Digitimer</td>
			<td>DS3</td>
			<td>DS3 or Custom Stimulator (see references)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stirring flea</td>
			<td>VWR International Ltd</td>
			<td>442-0270</td>
			<td>For use with the heating stirrer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe tip, blunt, 1 mm diameter</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe tip, blunt, 2 mm diameter</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe, plastic, 10 mL volume</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
			<td>syringe should have luer lock fitting</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tape, water-resistant</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
			<td>For securing tubing and wiring to workbench</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermometer</td>
			<td>VWR International Ltd</td>
			<td>620-0806</td>
			<td>glass thermometer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>USB Power Bank</td>
			<td>RS UK</td>
			<td>135-1000</td>
			<td>Custom Stimulator power supply, fully charge before experiment. Not needed if using DS3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Valve, Leuer Lock, 3-Way</td>
			<td>VWR International Ltd</td>
			<td>229-7440</td>
			<td>For attaching syringe to bath feed tube and priming siphon</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

preparation of rat sciatic nerve for ex vivo neurophysiology

I preparati ex vivo consentono lo studio di molti processi neurofisiologici in isolamento dal resto del corpo, preservando la struttura tissutale locale. Questo lavoro descrive la preparazione dei nervi sciatici di ratto per la neurofisiologia ex vivo , compresa la preparazione del tampone, le procedure animali, la configurazione delle apparecchiature e la registrazione neurofisiologica. Questo lavoro fornisce una panoramica dei diversi tipi di esperimenti possibili con questo metodo. Il metodo delineato mira a fornire 6 ore di stimolazione e registrazione sul tessuto nervoso periferico estratto in condizioni strettamente controllate per una coerenza ottimale nei risultati. I risultati ottenuti con questo metodo sono potenziali d'azione composti in fibra A (CAP) con ampiezze da picco a picco nell'intervallo millivolt per l'intera durata dell'esperimento. Le ampiezze e le forme del CAP sono coerenti e affidabili, rendendole utili per testare e confrontare nuovi elettrodi con modelli esistenti o gli effetti di interventi sul tessuto, come l'uso di sostanze chimiche, alterazioni chirurgiche o tecniche di stimolazione neuromodulatoria. Sono stati testati sia gli elettrodi per polsini convenzionali disponibili in commercio con contatti platino-iridio che gli elettrodi di elastomero conduttivo su misura e hanno dato risultati simili in termini di risposta forza-durata dello stimolo nervoso.

I risultati rappresentativi che possono essere ottenuti con questo protocollo sono i potenziali d'azione composti coerenti dalle fibre nervose di tipo A all'interno del nervo sciatico. Questi potenziali d'azione hanno tipicamente un'ampiezza da picco a picco di circa 1 mV all'elettrodo e quindi di 100 mV una volta amplificati (Figura 2). Ampiezze di stimolazione e larghezze di impulso simili dovrebbero produrre ampiezze CAP simili. Gli elettrodi per polsini in elastomero conduttivo richiedon...

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Preparation of Rat Sciatic Nerve for Ex Vivo Neurophysiology

Questo protocollo descrive la preparazione del tessuto nervoso sciatico intero di ratto per la stimolazione elettrofisiologica ex vivo e la registrazione in un bagno salino perfuso a due compartimenti regolato dall'ambiente.

Preparazione del nervo sciatico di ratto per la neurofisiologia Ex Vivo

Ex vivo preparations enable the study of many neurophysiological processes in isolation from the rest of the body while preserving local tissue structure. ...

Questo protocollo consente l'osservazione di molti fenomeni neurofisiologici che non sono ben compresi, come il riporto del blocco nervoso dopo l'iniezione di corrente ad alta frequenza / alta ampiezza, prevenendo al contempo l'interferenza di altri processi in un corpo vivente. Questa tecnica produce risultati altamente ripetibili e robusti ed è più pratica dell'elettrofisiologia in vivo, perché variabili complesse come la profondità dell'anestesia non devono essere controllate e quindi non possono influenzare le misurazioni. Dopo una procedura di eutanasia sotto anestesia, posizionare un topo femmina sul tavolo di dissezione, tenere saldamente la caviglia tra il pollice, l'indice e il dito medio e tagliare il tendine calcaneare usando forbici smussate dritte di 12 centimetri.Usando pinze e forbici fini, fare incisioni accurate attraverso gli strati muscolari vicino al centro della parte posteriore della gamba fino a quando il nervo sciatico è esposto. Una volta che il nervo è visibile, idratare la cavità usando il tampone Krebs-Henseleit modificato ghiacciato, o MKHB, per evitare che il nervo si secchi. Usando gli emostati, tirare i lembi di pelle su ciascun lato e mantenere l'incisione aperta per una dissezione più fine.Partendo dalla posizione dell'incisione del tendine calcaneare, utilizzando forbici sottili, interrompere il muscolo sul lato mediale della gamba per liberare il nervo. Continuare a mantenere i livelli di umidità nell'area con MKHB ghiacciato. Mentre il nervo è esposto mentre si muove verso l'alto della gamba, sezionare il tessuto muscolare sovrastante.Liberare il nervo più vicino alla colonna vertebrale dai tessuti connettivi fino a raggiungere la fessura spinale, a quel punto c'è un nodo nel nervo. Non pulire ancora il nervo, poiché la velocità è essenziale in questa fase. Per facilitare la dissezione, usando una pinza, tirare delicatamente l'estremità del nervo vicino alla caviglia.Quindi, usando forbici fini, severo il nervo vicino alla colonna vertebrale. Posizionare il nervo sezionato in un tubo centrifugo da 15 millilitri riempito con MKHB e riposizionare il tubo sul ghiaccio fino all'inizio della procedura di pulizia. Riempire la capsula di Petri rivestita a metà strada con MKHB ossigenato refrigerato, quindi posizionare un nervo sciatico sezionato nel piatto e appuntare entrambe le estremità del nervo al piatto in modo tale che il nervo sia dritto senza attorcigliamenti, torsioni o torsioni.Usando suture di seta 6-0 o filo sottile, legare un doppio nodo attorno a ciascuna estremità del nervo per evitare la fuoriuscita di citosol nel tampone. Posizionare i nodi proprio accanto ai perni degli insetti sul lato più vicino al centro del nervo per evitare perdite dal tessuto nervoso nel tampone. Al microscopio, usando forbici a molla angolate da due millimetri e pinze fini, rimuovere grasso, vasi sanguigni e tessuto muscolare dal nervo.Potare eventuali rami nervosi che non verranno utilizzati nella stimolazione e nella registrazione. Dopo ogni cinque minuti di pulizia, sostituire il tampone con MKHB fresco, refrigerato e ossigenato. Dopo la pulizia, riposizionare il nervo nel tubo di trasporto riempito di tampone e appoggiare il tubo sul ghiaccio.Preparare un bagno nervoso pulito a doppia camera. Utilizzando teste e pinze standard da laboratorio, posizionare il bagno nervoso sotto il livello della bottiglia da due litri posizionata sull'agitatore riscaldante. Collegare lo scarico del bagno all'ingresso della pompa peristaltica.Collegare l'uscita della pompa peristaltica a un tubo che riporta alla bottiglia tampone. Collegare l'ingresso del bagno a un tubo con una valvola di flusso regolabile e inserire il tubo all'interno della bottiglia. Utilizzare una valvola a tre vie con una siringa collegata all'uscita centrale per aiutare con l'adescamento del tubo come sifone per l'afflusso tampone assistito dalla gravità.Innescare il sifone disegnando la siringa fino a quando il buffer non scorre in esso. Configurare la valvola in modo che la portata tampone nel bagno sia compresa tra cinque e sei millimetri al minuto. La portata può essere aumentata inizialmente per riempire il bagno.Una volta che il livello del tampone del bagno ha raggiunto lo scarico, posizionare i nervi nella vasca da bagno. Usando una spilla per insetti, fissare l'estremità del nervo all'angolo della camera da bagno piena di buffer. Usando una pinza fine angolata di 45 gradi e pizzicando il nervo solo alle estremità, infilare attentamente il nervo da stimolare attraverso il foro nella partizione tra le due camere da bagno.Usando un perno di insetto, fissare l'altra estremità del nervo nella camera dell'olio del bagno, assicurandosi che il nervo sia dritto senza essere allungato e privo di attorcigliamenti e torsioni. Utilizzando grasso siliconico, creare un sigillo per evitare perdite tampone dalla camera tampone nella camera dell'olio Riempire la camera dell'olio con silicone o olio minerale. Posizionare i ganci degli elettrodi di registrazione argento/cloruro d'argento nella camera del bagno d'olio e fissarli utilizzando teste e pinze.Quindi, drappeggiare la parte del nervo nel bagno d'olio sopra i ganci senza tirare il nervo teso. Regolare o riparare il sigillo di grasso siliconico se si osservano perdite dopo aver spostato il nervo. Collegare l'elettrodo di riferimento argento/cloruro d'argento alla messa a terra dell'amplificatore e posizionare l'elettrodo nella camera da bagno riempita di tampone fissandolo utilizzando una pinza da laboratorio.Dopo aver preparato un elettrodo per polsino nervoso pulito per la stimolazione, posizionare l'elettrodo nella camera da bagno riempita di tampone. Usando pinze o pinzette sottili con punte smussate o angolate, aprire l'elettrodo nella vasca da bagno per bagnare l'interno del bracciale. Se le bolle rimangono, utilizzare una siringa fine per estrarre il tampone dal bagno e forzare le bolle fuori dal bracciale.Usando una pinzetta, aprire delicatamente il bracciale e farlo scivolare sotto il nervo. Chiudere il bracciale intorno al nervo, evitando qualsiasi attorcigliamento o torsione del nervo. Collegare l'elettrodo di stimolazione e l'elettrodo di ritorno della corrente allo stimolatore.Se si utilizza un foglio di platino quadrato come elettrodo di ritorno della corrente, posizionare il foglio lontano dal nervo nella vasca da bagno. Fissare il piombo di entrambi gli elettrodi con del nastro adesivo. Collegare l'uscita del segnale TTL dello stimolatore al canale quattro dell'oscilloscopio.Nella schermata dell'oscilloscopio, premere la scheda Trigger channel e specificare il canale quattro come canale di attivazione. Impostare il livello di trigger su un volt utilizzando la manopola del livello. Sull'oscilloscopio, impostare la risoluzione temporale su un millisecondo per divisione e la risoluzione della tensione su 10 millivolt per divisione.Centrare il riferimento del trigger nel tempo e impostare il livello di trigger su un volt. Dopo aver collegato lo stimolatore al computer, accendere lo stimolatore collegando l'alimentatore a batteria all'ingresso di alimentazione. Quindi, avvia il software MATLAB sul computer.Esegui lo script MATLAB personalizzato. Quindi, apri lo script MATLAB indicato. Modificare lo script e impostare i parametri ampiezza dell'impulso dello stimolatore a meno 300 microampere, larghezza dell'impulso dello stimolatore a 300 microsecondi, numero di impulsi dello stimolatore a 10 e tempo dello stimolatore tra gli impulsi a un secondo.Avviare il protocollo di stimolazione facendo clic su Esegui nel software. Il potenziale d'azione composto, o CAP, aveva un'ampiezza da picco a picco di un millivolt all'elettrodo e di 100 millivot quando amplificato. L'eccitabilità nervosa tipica per i polsini nervosi in platino standard e le polsini nervose in elastomero conduttivo su misura sono mostrate qui.La CAP ottenuta ex vivo in una giornata di esperimenti utilizzando entrambi i nervi sciatici è mostrata qui. È stata osservata una riduzione minima dell'ampiezza della CAP con il nervo sciatico destro. Al contrario, l'ampiezza CAP del nervo sciatico sinistro a circa tre millivolt era simile a quella del nervo sciatico destro all'inizio dell'esperimento più di sei ore dopo l'estrazione del nervo.Enfatizza la precisione e la ripetibilità nella dissezione, nella pulizia e nella tecnica di implementazione. Presta attenzione a ciò che sta accadendo nella vasca da bagno. Se il segnale nervoso viene perso, può semplicemente essere che gli elettrodi non sono nel buon contatto o che c'è soluzione salina nella partizione dell'olio del bagno, e non che il nervo è morto.Gli utenti per la prima volta potrebbero essere tentati di affrettarsi, specialmente durante la fase di dissezione. Questo probabilmente porterà a errori e danneggerà il nervo. Precisione e coerenza sono fondamentali qui e porteranno a risultati di qualità superiore.Particolare attenzione dovrebbe essere prestata anche alla coerenza nella preparazione del tampone.

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Preparation of Rat Sciatic Nerve for Ex Vivo Neurophysiology

Axoplasm Isolation from Rat Sciatic Nerve

Isolamento Axoplasm da Nerve Rat sciatico

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

Ricerca

Neuroscienze

Reproducible Mouse Sciatic Nerve Crush and Subsequent Assessment of Regeneration by Whole Mount Muscle Analysis

Riproducibile nervo sciatico Crush mouse e successiva valutazione da parte della Rigenerazione intera analisi Muscle Monte

Regeneration in the peripheral nervous system (PNS) is widely studied both for its relevance to human disease and to understand the robust regenerative ...

In Vivo Electrophysiological Measurements on Mouse Sciatic Nerves

In Vivo Electrophysiological Measurements on Mouse Sciatic Nerves

In Misure Vivo elettrofisiologici sui nervi mouse sciatico

Electrophysiological studies allow a rational classification of various neuromuscular diseases and are of help, together with neuropathological ...

In Vivo Gene Transfer to Schwann Cells in the Rodent Sciatic Nerve by Electroporation

In Vivo Gene Transfer to Schwann Cells in the Rodent Sciatic Nerve by Electroporation

In Vivo Gene Transfer di cellule di Schwann nel nervo sciatico roditori da elettroporazione

The formation of the myelin sheath by Schwann cells (SCs) is essential for rapid conduction of nerve impulses along axons in the peripheral nervous ...

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

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

In Vivo Misurazione elettrofisiologica del nervo ulnare del ratto con test di eccitabilità assonale

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

Use of In Vivo Single-fiber Recording and Intact Dorsal Root Ganglion with Attached Sciatic Nerve to Examine the Mechanism of Conduction Failure

Uso della registrazione in fibra singola in vivo e della radice dorsale intatta Ganglion con il nervo Sciatico attaccato per esaminare il meccanismo del fallimento della conduzione

Single-fiber recording has been a classical and effective electrophysiological technique over the last few decades because of its specific application for ...

Preparation of Newborn Rat Brain Tissue for Ultrastructural Morphometric Analysis of Synaptic Vesicle Distribution at Nerve Terminals

Preparazione del tessuto cerebrale del ratto neonato per l'analisi Morfolometrica ultrastrutturale della distribuzione delle vescicole sinaptiche nei terminali nervosi

Our laboratory and many others have exploited the high resolving power of transmission electron microscopy to study the morphology and spatial ...

Ex Vivo Oculomotor Slice Culture from Embryonic GFP-Expressing Mice for Time-Lapse Imaging of Oculomotor Nerve Outgrowth

Ex Vivo Oculomotor Slice Coltura da embrionico GFP-Expressing Mice per Time-Lapse Imaging di Oculomotor Nerve Outgrowth

Accurate eye movements are crucial for vision, but the development of the ocular motor system, especially the molecular pathways controlling axon ...

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

Analisi kinematica 3D per la valutazione funzionale nel modello di ratto di lesioni da schiacciamento del nervo sciatico

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

Ex Vivo Pressurized Hippocampal Capillary-Parenchymal Arteriole Preparation for Functional Study

Ex Vivo Pressurizzato Ippocampo Capillary-Parenchymal Arteriole Preparazione per lo Studio Funzionale

From subtle behavioral alterations to late-stage dementia, vascular cognitive impairment typically develops following cerebral ischemia. Stroke and ...