Estrazione della componente PPE dalla superficie EMG
16 dicembre 2009
Il potenziale di placca (EPP) componente può essere estratto dalla superficie EMG utilizzando un filtro digitale. L'estratto del PPE mostra oscillazione con una frequenza di circa 30 Hz.
Per un meccanismo sinaptico di tipo ionico, la membrana post-sinaptica costituisce il collettore della corrente del potenziale depolarizzante. Dovrebbe generarsi un campo di potenziale negativo nel mezzo esterno intorno alla placca motrice, rispetto a un punto distante, che potrebbe essere rilevabile mediante l’elettromiografia monopolarica superficiale. Se il potenziale corrispondente al potenziale della placca motrice, o EPP, può essere rilevato dalla superficie cutanea, fornirà informazioni utili per diversi ambiti medici.
Ciao, sono Kuma con il Maxillofacial Laboratory del Dipartimento di Medicina Orale della Mass University. Oggi vi mostrerò un procedimento per estrarre il componente EPP dal segnale EMG superficiale. Utilizziamo questo procedimento nel nostro laboratorio per studiare le caratteristiche future dell'EPP.
Iniziamo. Preparare nove elettrodi. Collegarli all'amplificatore nelle rispettive posizioni.
Otto di questi vengono utilizzati per registrare segnali da punti sopra il muscolo, e uno è un elettrodo di riferimento. Dopo aver collegato gli elettrodi di registrazione e l'elettrodo di riferimento all'amplificatore, riempire i dischi con pasta conduttrice, qualsiasi tipo di pasta va bene. Tuttavia, è preferibile un tipo a basso contenuto di liquido.
Prima di applicare gli elettrodi sulla pelle, chiedere al soggetto di serrare fermamente i denti e determinare la posizione approssimativa del muscolo massetere sul volto. Il tendine superiore del muscolo massetere si inserisce sull'arcata zigomatica e il tendine inferiore sull'angolo della mandibola; utilizzare un lungo pezzo di nastro adesivo. Contrassegnare otto punti di registrazione sull'arcata zigomatica e sull'angolo della mandibola.
Ora posizionare gli otto elettrodi di registrazione sul nastro a distanza inter-elettrodica uguale e fissare la matrice sulla superficie della pelle. Il primo elettrodo di registrazione viene posizionato sull'arcata zigomatica e l'ultimo sull'angolo della mandibola. Infine, fissare l'elettrodo di riferimento sulla punta del naso.
Con gli elettrodi posizionati, è possibile iniziare la registrazione dell'ELETTROMIOGRAMMA o EMG. Impostare innanzitutto i parametri dell'amplificatore analogico multicanale. Regolare il guadagno a X 500, il filtro passa-basso a 0,5 hertz e il filtro passa-alto a 10 kilohertz.
Collegare le uscite a dell'amplificatore analogico a un convertitore analogico-digitale. Il segnale digitale viene elaborato con il software LabVIEW con una frequenza di campionamento di 20 kilohertz quando tutto è collegato. Registrare i potenziali elettromiografici (EMG) durante la rapida contrazione della mascella con la gomma da masticare sul lato controlaterale.
I tracciati provenienti dagli otto canali vengono visualizzati immediatamente sul display della vista laboratorio al termine del processo di registrazione. Vediamo ora come estrarre la componente del potenziale della giunzione neuromuscolare del segnale per isolare la componente EPP. Per prima cosa, rimuovere la componente del potenziale d'azione dagli EMG grezzi.
Utilizzando un filtro digitale passa-basso con frequenza di taglio elevata, iniziare ad applicare il filtro con una frequenza di taglio di 10 hertz. Dovrebbe apparire un'onda lenta che si deflette in direzione positiva o negativa. Quest'onda corrisponde al potenziale postsinaptico endoplasmatico (EPP), e la differenza di polarità riflette la relazione della sorgente di sincronizzazione della corrente della giunzione neuromuscolare.
Quando si effettua la registrazione dal muscolo massetere, si prevede che la deflessione più negativa dell'onda appaia nel tracciato del sito di registrazione più inferiore, e la polarità dovrebbe invertirsi all'incirca a tre siti di distanza da tale sito. L'ampiezza della componente EPP può essere misurata come punto massimo della deflessione o come area durante la deflessione stessa. Tracciando l'onda EPP di ogni canale rispetto a un canale di riferimento che ha mostrato la deflessione più negativa, è possibile determinare il cambiamento di polarità della componente EPP.
Ora, aumentando la frequenza di taglio del filtro applicato, l'onda lenta diventerà oscillatoria. L'oscillazione aumenterà all'aumentare della frequenza di taglio e in genere diventerà evidente a una frequenza di taglio di 30 hertz. La fase dell'onda si invertirà lungo la traccia in cui la polarità dell'onda EPP filtrata a 10 hertz ha mostrato un'inversione.
La variazione di fase dell'oscillazione può essere verificata con gli stessi grafici applicati all'onda EPP filtrata a 10 hertz, misurando l'intervallo tra picchi positivi e/o negativi adiacenti dell'oscillazione. Possiamo ottenere un'approssimazione della frequenza dell'oscillazione; qui è mostrato uno schema dei otto punti lungo il muscolo massetere da cui sono state effettuate le registrazioni. Ora osserviamo un campione dei segnali EMG monopolarici registrati contemporaneamente dai punti posti sul muscolo massetere.
In risposta alla rapida contrazione della gengiva sul lato controlaterale, il componente EPP è stato estratto utilizzando un filtro digitale passa-basso con una frequenza di taglio di 10 hertz, sovrapposto a ciascun segnale EMG grezzo. In questo test, la deflessione più negativa è stata osservata nei tracciati meno cinque e meno sei, e la polarità è cambiata attraverso il tracciato meno tre quando la frequenza di taglio del filtro digitale passa-basso è stata impostata a 30 hertz. L'onda lenta ha mostrato un'oscillazione.
Anche la sua fase è variata lungo la traccia tre, dove è cambiata la polarità dell'onda EPP filtrata a 10 hertz. In questo soggetto è stato misurato l'intervallo tra i picchi positivi adiacenti dell'oscillazione. L'intervallo medio tra i picchi è stato di 31,7 millisecondi su 16 registrazioni.
Abbiamo appena mostrato come estrarre il componente EPP dalla registrazione EMG superficiale. Quando si esegue questa procedura, è importante ricordare di impostare diversi parametri di registrazione adatti al segnale EPP e di registrare gli EMG in modo monopolar. È tutto.
Grazie per aver guardato e buona fortuna con i vostri esperimenti.
Visualizza la trascrizione completa e accedi a migliaia di video scientifici
Panoramica
Questo studio illustra una procedura per estrarre la componente del potenziale postsinaptico terminale (EPP) dall'elettromiografia di superficie (EMG). L'EPP estratto mostra oscillazioni a circa 30 Hz, che possono fornire informazioni preziose in diversi ambiti medici.
Componenti Chiave dello Studio
Area della Scienza
- Elefisiologia
- Neuroscienze
- Applicazioni mediche
Sfondo
- La membrana post-sinaptica agisce come un sink per la corrente del potenziale depolarizzante.
- Un campo di potenziale negativo viene generato attorno alla placca motrice, rilevabile mediante elettromiografia di superficie monopolare.
- La rilevazione del potenziale postsinaptico dalla superficie cutanea può fornire informazioni mediche importanti.
- Lo studio è condotto da ricercatori del Max Maxillofacial Laboratory, Dipartimento di Medicina Orale, Mass University.
Scopo dello studio
- Estrarre il componente EPP dall'EMG superficiale.
- Studiare le caratteristiche del componente EPP.
- Esplorare le possibili applicazioni mediche del rilevamento del componente EPP.
Metodi Utilizzati
- Tecniche di filtraggio digitale per isolare il PPE dall'EMG superficiale.
- Registrazioni di EMG superficiale monopolari.
- Analisi delle frequenze di oscillazione nel PPE estratto.
- Procedure di laboratorio per lo studio delle caratteristiche del PPE.
Risultati principali
- Il componente EPP è stato estratto con successo dall'EMG superficiale.
- L'EPP estratto ha mostrato oscillazioni a una frequenza di circa 30 Hz.
- I risultati suggeriscono possibili applicazioni nella diagnostica medica.
- La procedura migliora la comprensione della funzione neuromuscolare.
Conclusioni
- L'estrazione del PPE dall'EMG superficiale è fattibile e informativa.
- Le caratteristiche delle oscillazioni del PPE possono essere utili nella ricerca medica.
- Questo metodo potrebbe contribuire ai progressi negli studi neuromuscolari.
Domande frequenti
Rilevanza Industriale Direttiva
L'estrazione del componente del potenziale di placca terminale (EPP) dall'elettromiografia (EMG) di superficie consente una valutazione diretta e non invasiva dell'attività della giunzione neuromuscolare, supportando la validazione del bersaglio nella scoperta di farmaci neuromuscolari. Il metodo fornisce letture quantitative e oscillatorie che riflettono la dinamica della trasmissione sinaptica, offrendo una riduzione del rischio meccanicistica per composti che influenzano la funzione neuromuscolare. Questo approccio collega la scoperta elettrofisiologica allo sviluppo di biomarcatori traslazionali per malattie caratterizzate da attivazione muscolare anomala o tremore.
Applicazioni Strategiche nella Ricerca e Sviluppo in Biopharma
Scoperta Precoce e Validazione del Target
- Valore scientifico: Consente l'analisi dell'integrità della giunzione neuromuscolare e del flusso della corrente sinaptica come biomarcatore per il coinvolgimento del bersaglio.
- Valore operativo: Fornisce un segnale di lettura basato sull'EMG superficiale monopolarе che evita l'uso di elettrodi aghi invasivi, facilitando misurazioni ripetute nei modelli preclinici.
Sviluppo di screening e saggi
- Valore scientifico: Genera forme d'onda EPP e frequenze di oscillazione quantificabili (ad esempio, ~30 Hz) come parametri funzionali per lo screening di composti.
- Valore operativo: Utilizza elettrodi superficiali standard e filtraggio digitale passa-basso, consentendo la standardizzazione del saggio tra diversi laboratori e l'acquisizione scalabile dei dati.
Ricerca Translazionale e Preclinica
- Valore scientifico: Collega le caratteristiche dell'oscillazione EPP al controllo motorio intermittente, offrendo una base meccanicistica per la valutazione di fenotipi correlati al tremore in modelli di malattia.
- Valore operativo: Favorisce la continuità dalla validazione dell'obiettivo allo screening fenotipico fornendo un segnale neurofisiologico stabile e riproducibile.
Integrazione di Pipeline e Flusso di Lavoro
Il metodo di estrazione EPP si inserisce nel percorso di scoperta che va dalla validazione del bersaglio all'identificazione del composto promettente fino alla valutazione fenotipica preclinica, in particolare per le indicazioni relative ai disturbi neuromuscolari e dei movimenti.
- Biologia della scoperta: Supporta la verifica di ipotesi sulla funzione sinaptica e sulla trasmissione neuromuscolare isolando il componente del potenziale postsinaptico end-plate (EPP) dai segnali EMG grezzi.
- Screening: Permette la prontezza del saggio attraverso l'estrazione riproducibile del profilo d'onda dell'EPP e l'analisi delle oscillazioni mediante cutoff di filtro definiti (10–35 Hz).
- Analisi: Fornisce variabili quantitative dipendenti, tra cui l'ampiezza della deflessione dell'EPP, gli spostamenti di polarità e gli intervalli di oscillazione tra i picchi (ad esempio, 31,7 ms), per l'analisi comparativa tra condizioni.
- Ricerca traslazionale: Collega il rallentamento delle oscillazioni dell'EPP ai meccanismi patologici del tremore, favorendo l'allineamento di biomarcatori in modelli preclinici di malattia.
- Riutilizzo aziendale: Stabilisce una piattaforma elettrofisiologica riutilizzabile per valutare la modulazione del bersaglio neuromuscolare in diversi programmi terapeutici.
Impatto Operativo ed Aziendale
- Valore scientifico: Aumenta la fiducia predittiva fornendo correlati diretti e misurabili delle relazioni sink-source della corrente della placca motrice ed efficacia sinaptica.
- Valore operativo: Garantisce standardizzazione attraverso registrazione monopolar, distanza inter-elettrodica fissa e parametri di filtraggio digitale validati.
- Valore strategico: Migliora le decisioni di avanzamento o interruzione dello sviluppo riducendo l'incertezza biologica nella validazione del bersaglio neuromuscolare mediante dati neurofisiologici oggettivi e quantificabili.
- Impatto sul portafoglio: Permette la priorizzazione dei composti in base al rischio, basandosi sulla frequenza e sull'ampiezza delle oscillazioni del potenziale postsinaptico terminale come indicatori di stabilità neuromuscolare.
Considerazioni sull'implementazione
- Richiede competenze in elettrofisiologia, elaborazione dei segnali e anatomia neuromuscolare per un corretto posizionamento degli elettrodi e la configurazione dei filtri.
- È dipendente da sistemi di conversione analogico-digitale, software come LabVIEW o equivalenti, e amplificatori stabili con guadagno definito e impostazioni di filtro (ad esempio, filtro passa-alto a 0,5 Hz, filtro passa-basso a 10 kHz).
- Necessita di una standardizzazione tra i gruppi di lavoro riguardo al montaggio degli elettrodi (ad esempio, un array lineare a otto punti dall’arcata zigomatica all’angolo della mandibola) e al posizionamento dell’elettrodo di riferimento (ad esempio, alla punta del naso).
- Comporta considerazioni di adattamento nel trasporre il protocollo ad altri gruppi muscolari o specie, in particolare per quanto riguarda l’ottimizzazione della distanza tra gli elettrodi e delle frequenze di taglio dei filtri.
- Comprende limitazioni pratiche, come la suscettibilità agli artefatti di movimento durante la masticazione o i movimenti della mandibola, che richiedono compiti motori controllati, come la rapida contrazione della mascella su una gomma.
