بين الخلايا تسجيل في وقت واحد من العصبون الحركي القطني والقوة التي تنتجها وحدة موتور في الماوس الكبار

الهدف العام من هذا الإجراء هو دراسة الخصائص الفيزيولوجية الكهربائية والتقلصية لوحدة حركية واحدة في الفأر من خلال إجراء تسجيلات داخل خلوية للعصبونات الحركية في الجسم الحي. ويتم تحقيق ذلك أولاً عن طريق كشف الحبل الشوكي والعضلة المستهدفة، ثم يتم توصيل محول قوة بوتر العضلة.

بعد ذلك، يتم تحفيز العصبون الحركي باستخدام قطب كهربائي داخل خلوي، مما يؤدي إلى انقباض الوحدة الحركية المسجلة. وفي نهاية المطاف، يمكن توصيف الخصائص الفيزيولوجية الكهربائية للعصبون الحركي في الوقت نفسه مع توصيف الخصائص الانقباضية لوحدته الحركية. ويعد العرض المرئي لهذه التقنية أمراً بالغ الأهمية لأن خطوات الجراحة المجهرية صعبة التعلم للغاية نظراً لصغر حجم الحيوان.

لبدء الإجراء، يتم تخدير الفأر عن طريق حقن بنتوباربيتول الصوديوم أو مزيج من الكيتامين والزيلازين داخل الصفاق. تأكد من عدم وجود منعكس قرص أصابع القدم لدى الفأر. بعد ذلك، قم بإجراء شق فوق الرغامي باستخدام مقص كليل واسحب الجلد بعيداً على كلا الجانبين.

ثم قم بتمزيق الغدة اللعابية باستخدام ملقط غير مدبب. وللكشف عن عضلتين رقيقتين تغطيان القصبة الهوائية، افصل العضلتين لإظهار القصبة الهوائية. استخدم ملقط Dumont seven.

مرر خيطين من خيوط جراحة الحرير ذاتية الامتصاص بمقاس 4 تحت الرغامى. بعد ذلك، قم بإجراء قطع مستعرض في الرغامى بين حلقتين غضروفيتين، مع الحرص على عدم قطع الرغامى بشكل كامل.

الآن، أدخل الأنبوب الرغامي أسفل الرغامي. ثم قم بتثبيت كلا جانبي فتحة الإدخال عن طريق ربط الغرز فوقها. بعد ذلك، صِل الأنبوب الرغامي بجهاز تهوية للفئران وجهاز قياس ثاني أكسيد الكربون (capnograph).

بعد ذلك، قم بتوصيل جهاز التنفس الاصطناعي بالأكسجين النقي من خلال حقيبة امتثال. اضبط معاملات جهاز التنفس بحيث لا يقاوم الفأر التهوية الاصطناعية، ويكون الضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون في نهاية الزفير مستقراً بين 4 و 5%. في هذه الخطوة، قم بكشف الوريد الوداجي على أحد جانبي الرقبة باستخدام تقنيات التشريح الكليل.

ينقسم الوريد الوداجي إلى جذعين رئيسيين، وهما الوريد الوجهي الأمامي والخلفي. افصل الوريد بعناية عن النسيج الضام المحيط به. ثم مرر خيطين من خيوط جراحة الحرير (silk suture) مقاس 6 تحت الوريد، مع الحرص على مباعدتهما قدر الإمكان على طول الوريد.

بعد ذلك، ضع مشبك وعاء دموي صغير على الجانب القريب من الوريد وقم بربط الجانب البعيد من الوريد. وباستخدام مقص القزحية الدقيق جدًا، قم بإجراء شق عرضي صغير في الوريد. كن حذرًا جدًا حتى لا يتم قطع الوريد بالكامل.

بعد ذلك، أدخل قسطرة فرنسية ممتلئة مسبقاً في الفتحة وصولاً إلى مشبك الوعاء الذي يثبت الوريد والقسطرة معاً. قم بإزالة مشبك الوعاء بعناية. ثم ادفع القسطرة بضعة مليمترات إضافية داخل الوريد. قم بتثبيت القسطرة بربطها باستخدام الخيوط الجراحية على جانبي موضع الإدخال.

بعد ذلك، قم بتوصيل إحدى القسطرات بمحقنة أو مضخة محاقن لحقن جرعات تكميلية من مواد التخدير مثل pentobarbital sodium أو ketamine xylazine. كرر الإجراء في وريد آخر وقم بتوصيل القسطرة الأخرى بمضخة محاقن لإجراء تسريب وريدي بطيء لمحلول glucose بنسبة 4% يحتوي على sodium bicarbonate بنسبة 1% وplasmon بنسبة 14%. في النهاية، قم بإغلاق جلد الرقبة باستخدام إبرة وخيط جراحي.

بعد ذلك، أعِد الفأر إلى وضعية الانبطاح. الآن، قم بعمل شق من أعلى الفخذ وصولاً إلى وتر أخيل. افصل الجلد عن العضلات الكامنة تحته، وكن حذراً لكي لا تتسبب في تلف الأوعية الدموية.

بعد ذلك، حدد الحافة الأمامية للعضلة ذات الرأسين الفخذية، والتي تظهر كخط أبيض يمتد لأسفل الفخذ. ثم قم بالفتح بعناية على طول الخط من الركبة وصولاً إلى عظم الورك. افصل العضلات للكشف عن العصب الوركي الموجود تحت العضلة ذات الرأسين الفخذية.

قم بتشريح العضلة ذات الرأسين الفخذية بعناية وإزالتها. ولكشف العصب الوركي وعضلات ثلاثية الساق، حدد العصب الظنبوبي الواقع بين العصب الشظوي المشترك والعصب السورالي. ومن بين الفروع المختلفة للعصب الظنبوبي، حدد الفروع التي تغذي العضلة ثلاثية الساق ميزاً عن الفروع التي تتجه إلى مناطق أعمق.

باستخدام خيط حريري OTT ثماني، اربط جميع فروع العصب الظنبوبي معاً مع الحفاظ على الفروع التي تغذي العضلة الثلاثية الساق (tricep sury) سليمة. اقطع العصب الظنبوبي في أبعد نقطة ممكنة من العقدة. حدد الفقرتين T 13 و L one، حيث أن T 13 هي آخر فقرة تتصل بها الضلوع.

ثم قم بتثبيت العمود الفقري باستخدام مشابك Cunningham للعمود الفقري على كل جانب من الفقرتين T 13 و L one. واحرص على عدم ضغط الحبل الشوكي، مع تطبيق قدر بسيط من الشد على المحور الطولي. تأكد من أن العمود الفقري مثبت جيداً عن طريق الضغط عليه برفق باستخدام الملقط.

باستخدام ملاقط R الدقيقة، قم بإزالة النتوءات الشوكية ثم الصفيحة فوق الفقرة T 13 والفقرة L 1 للكشف عن النخاع الشوكي. بعد ذلك، ضع حماماً بلاستيكياً مصنعاً خصيصاً ليحيط بالنخاع الشوكي. ثم قم بتثبيت الحمام في مكانه باستخدام خيط حريري بمقاس 4-0.

أخيرًا، تأكد من أن الحوض مقاوم للتسرب عن طريق سدّه باستخدام مادة "quick cast" السدودة. وبمجرد جفاف مادة "quick cast"، قم بإزالة القطن الذي يغطي الحبل الشوكي واملأ الحوض بالزيت المعدني. استخدم مشبكًا فقريًا آخر لتثبيت نتوء شوكي في المنطقة العجزية.

من أجل دعم المنطقة الظهرية للحيوان، استخدم مشبكًا ثالثًا لتثبيت الطرف الخلفي الأيمن والكاحل في وضعية الثني بزاوية 90 درجة عند الركبة، مع ثني الطرف بزاوية 90 درجة عند الركبة والكاحل. قم بإزالة الشاش الذي يغطي منطقة الطرف الخلفي. ثم قم بتشريح وتر أخيل وفصله عن الأنسجة المحيطة.

افصل العضلة ثلاثية الرؤوس عن الأنسجة المحيطة بها قدر الإمكان باستخدام إبرة مسننة. مرر خيط جراحة حريري بمقاس 6-0 عبر وتر أخيل واربط عقدة ثلاثية حول الوتر. ثم ضع محول طاقة القوة بالقرب من العقدة.

بعد ذلك، قم بتثبيت الوتر بمحول القوة باستخدام خيط حريري، ثم اقطع الجزء القاصي من الوتر. بعد ذلك، أدخل سلكين من الفولاذ المقاوم للصدأ تحت لفافة عضلات tricep sury. يتم توصيل هذه الأسلاك بمضخم تيار متردد خارج الخلية.

لتسجيل تخطيط كهربائية العضلات (EMG)، ضع العصب الساقي ثلاثي الرؤوس على كاثود قطب خطافي مع ملامسة الأنود لعضلة مجاورة. ثم قم بتحفيز العصب الساقي ثلاثي الرؤوس باستخدام نبضة مربعة مدتها 50 microsecond وبكثافة متزايدة عند تردد منخفض حتى يتم رصد أقصى سعة للتقلص. ثم قم بتحفيز العصب الساقي ثلاثي الرؤوس باستخدام نبضة مربعة مدتها 50 microsecond وبكثافة متزايدة عند تردد منخفض حتى يتم رصد أقصى سعة للتقلص.

توضح هذه الأشكال كيفية تحديد عصبون حركي من مجموعة العضلة ثلاثية الرؤوس العضدية. بعد الاختراق عند شدة تحفيز منخفضة، لا يمكن ملاحظة سوى جهد تلوى استثاري (EPSP) أحادي المشبك عند الشدة الأعلى. وقد يكون هذا الجهد التلوى الاستثاري كبيراً بما يكفي لإطلاق جهد فعل (orthotropic spike) عند شدة تحفيز أعلى، ويكون ذلك وفق مبدأ الكل أو لا شيء.

تظهر الموجة العصبية الراجعة (Antidromic spike) بفترة زمنية أقصر من جهد ما بعد التشابك الاستثاري (EPSP) أحادي المشبك. وفي حال حقن تيار كافٍ عبر القطب الكهربائي الدقيق لتحفيز موجة عصبية، يمكن تسجيل نشاط كهربائي للعضلات (EMG) في العضلة بعد تأخير قصير، يليه اختلاج عضلي.

بعد تحديد العصبون الحركي، يمكن توصيف خصائصه الفيزيولوجية الكهربائية. على سبيل المثال، يوضح هذا الشكل كيفية قياس مقاومة الإدخال باستخدام نبضات تيار مفرطة الاستقطاب ومزيلة للاستقطاب، ورسم تغيرات جهد الغشاء مقابل كمية التيار المحقون. كما يمكن دراسة الخصائص التقلصية للوحدة الحركية باستخدام بروتوكولات تحفيز متنوعة.

على سبيل المثال، يمكن الحصول على العلاقة بين القوة والتردد عن طريق حقن نبضات قصيرة من التيار بترددات مختلفة في العصبون الحركي. ويمكن بعد ذلك رسم القوة في الحالة المستقرة مقابل تردد نبضات التيار للكشف عن منحنى قوة-تردد سيني الشكل. وبمجرد إتقان الجراحة، يمكن تنفيذ جزء من هذه التقنية في غضون ثلاث ساعات إذا تم تنفيذها بشكل مثالي.