Gli autori sono grati al Dr. N. Banik e Dr. D. Mitchell per la loro guida nello sviluppo di questo modello.

1. Preparazione Prima di lesioni del midollo spinale Gli strumenti chirurgici necessari per questa procedura sono bisturi, pickup con e senza denti, emostatiche, divaricatori auto di sostegno, multa rongeurs punta, driver aghi, suture riassorbibili, e la pelle applicatori di clip. Altre forniture chirurgiche necessarie sono teli chirurgici, lenzuola sterili per campo operatorio, spugne garza, applicatori di cotone-tip e lamina metallica. Autoclave gli strumenti chirurgici e le forniture prima della chirurgia. Utilizzare il set individuale di strumenti e forniture per un animale. Pulire l&#39;area chirurgica e apparecchi (simulazione, fonte di luce, cornice stereotassica, perle di vetro sterilizzatori, e rilievi di riscaldamento) con cotone imbevuto di alcol. Aprire i teli chirurgici e usare guanti sterili per coprire il campo chirurgico evitando accuratamente la contaminazione. Aprire i singoli strumenti sterilmente e posizionare con cura quelli nel campo chirurgico. Coprire le manopole e maniglie di secoloApparecchi e probabilmente necessario durante la procedura con la lamina metallica sterile. Accensione sulla sferetta sterilizzatore vetro per essere pronti per l&#39;uso durante la procedura. 2. Preparazione degli animali Portare i ratti alla zona laboratorio poche ore prima della procedura reale. Somministrare farmaci antidolorifici almeno un ora prima della procedura prevista (tipicamente buprinorphine 1,5 ml di 0,006 mg / ml per via sottocutanea). Somministrare antibiotici preoperatori (tipicamente Baytril 4 mg / kg per via sottocutanea). Anestetizzare i topi con 90 mg / kg di ketamina e aspettare fino a quando non vi è alcuna risposta in punta pizzico. Palpare il processo spinoso più prominente nella spina dorsale toracica. Questo livello corrisponde in genere con T10 processo spinoso. Segnare la posizione del livello previsto in relazione al T10. Nel nostro laboratorio eseguiamo una lesione T10. La narrazione segue descrive la tecnica del T10 SCI. Shave un cm x 6 cm rettangolo di 3 longitudinalmente e centrata a livello T10. Pulire la pelle tre volte wisoluzione di Betadine esimo. Applicare oftalmica lubrificante su ogni occhio. Trasferire il ratto in una posizione comoda per il campo chirurgico evitando accuratamente contaminazioni. Inserire una sonda di temperatura rettale per monitorare la temperatura interna e regolare il riscaldamento di conseguenza per mantenere la temperatura animale come vicino al normale (~ 37,5 ° C) come possibile. Coprire il ratto con un telo chirurgico con una finestra sopra il sito chirurgico. 3. Procedura chirurgica Inizia con un approssimativo 4 centimetri incisione con una lama di 10 ° centrato sul marchio T10. Procedere a sezionare con pazienza fascia e strati muscolari lontano dalle T9-T11 processi spinosi e lamine. Posizionare divaricatori per ritrarre muscolo e fascia dall&#39;osso. Mentre la stabilizzazione del processo spinoso di T9 nettamente dividere il legamento interspinoso tra T9 e T10 con le forbici sottili. Allo stesso modo stabilizzare il processo spinoso T10 e dividere il legamento interspinoso tra T10-T11. Utilizzare ingrandimento loop per complete la divisione dei legamenti tutto il percorso attraverso il legamento giallo (Figura 1). Il sacco durale è evidente una volta che il legamento giallo è scollegato. Utilizzare multa rongeurs punta per eseguire attentamente spicciolata laminectomia bilaterale a T10. Massima attenzione è presa per evitare una pressione al ribasso sul sacco durale e lesioni involontarie dalle punte rongeur. La lamina e il processo spinoso di T10 viene completamente rimosso. Spostare l&#39;animale in posizione sulla piattaforma di stabilizzazione. Utilizzare fascette stabilizzanti per immobilizzare la colonna vertebrale fissando gli aspetti laterali del corpo vertebrale T11 seguiti dagli aspetti laterali del corpo vertebrale T9. Fare attenzione a non comprimere il topo nella piattaforma con i morsetti di stabilizzazione poiché ciò limiterebbe lo spazio per i movimenti respiratori e aggiungere stress indesiderati l&#39;animale. Dopo aver fissato le impostazioni della colonna vertebrale sul dispositivo di simulazione computerizzato vengono controllati. Usiamo tipicamente punta d&#39;urto di 3,0 mm alla speed di 4 cm / s con una profondità di 2 mm ed un tempo di permanenza di 0,3 sec. Estendere la punta del pendolo e abbassarlo fino a che raggiunge la superficie del cavo. Ritrarre la punta e abbassare il dispositivo di due millimetri verso la superficie del midollo spinale. Rilasciare pistone dopo 4 cm / sec a causare gravi lesioni del midollo spinale contusione. Raggiungere emostasi utilizzando solo una pressione sufficiente a mantenere l&#39;applicatore cotone-tip a posto, facendo attenzione a non creare alcuna pressione eccessiva sul cavo. Sutura muscolare e strati fascia con una figura-8 punti facendo attenzione a non tirare il troppo stretto con suture assorbibili. Chiudere la pelle con un minimo di 2 piccoli punti metallici, fino a 4 o 5 punti metallici possono essere utilizzati se le parti della incisione rimangono aperti dopo le prime 2 o 3 punti. 3. -Procedura di cure post Luogo topi in un ambiente caldo di circa 33-35 ° C per 24 ore dopo l&#39;intervento. Ciò comporta un incubatore (mentre sono inconsci) e uno spazio gabbia riscaldata una volta che iniziano a muoversi. Una volta che i ratti sono completamente awake, somministrare 5 ml di soluzione fisiologica, 1,5 ml (0.006 mg / ml) di buprinorphine, e 0,1 ml di Baytril tutti per via sottocutanea. Continuare con buprinorphine per via sottocutanea due volte al giorno per le prime 24-48 ore e Baytril una volta al giorno per 7 giorni. Vesciche dovrebbero essere espressi manualmente tre volte al giorno fino al ritorno della funzione vescicale (&lt;2 ml di urina in espressione di mattina presto per 3 giorni consecutivi). Gli animali devono essere controllati in questo periodo per l&#39;infezione (sangue nelle urine, di colore biancastro, o cattivo odore), ridotta attività fisica o di problemi con la guarigione della ferita. Presenza di infezione deve essere contrastata con un aumento del dosaggio (o ri-avvio) di antibiotici, in consultazione con i veterinari locali. Pesare i ratti cominciano quotidiano il giorno dopo l&#39;intervento per valutare il loro recupero.

<ol>
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H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Review+of+treatment+trials+in+human+spinal+cord+injury:+issues,+difficulties,+and+recommendations.">Review of treatment trials in human spinal cord injury: issues, difficulties, and recommendations.</a> Neurosurgery. 59, 957-982 (2006).</li></ol>

Informativa finanziaria nessuno Finanziamento divulgazione nessuno.

Diversi nuovi trattamenti hanno recentemente mostrato risultati promettenti inizi nel campo della ricerca sulle lesioni spinali. 3 valutazione attenta di questi trattamenti è indispensabile clinicamente rilevante modello di SCI per selezionare le strategie con il massimo potenziale traslazionale. Uno schema di classificazione è stato recentemente sviluppato per valutare la forza di studi preclinici. 9 Questo schema ha sottolineato l&#39;importanza di utilizzare modello contusione grave SCI. Qui si descrive un modello di grave contusione SCI con volumi consistenti lesioni e punteggi funzionali simili a quelle dei modelli transection. Questo modello può essere utilizzato come un &#39;proof of concept&#39; per stabilire l&#39;efficacia del trattamento sia per la neuroprotezione e strategie neuroregeneration. La generazione di uniforme contusivo SCI rimane impegnativo. Per la riproducibilità, è essenziale che il pregiudizio essere eseguita nel modo più uniforme possibile. Il livello mirata del midollo spinale deve essere identificato in modo coerente from animale ad animale. Rimozione dell&#39;osso durante laminectomia deve essere fatto con attenzione per garantire che non frammenti ossei sono lasciati nel canale spinale, questi potrebbero causare lesioni di compressione e di introdurre variazioni indesiderate nei meccanismi di lesione e le potenzialità di recupero. Abbiamo adottato diverse misure per garantire l&#39;uniformità tra cui le dimensioni del dispositivo di simulazione, la stabilizzazione della colonna vertebrale rigida su un telaio con montati bracci stabilizzatori, con una velocità d&#39;impatto uniforme e la profondità di compressione. E &#39;importante che il ratto essere posizionata comodamente quando le pinze stabilizzanti vengono serrati ai corpi vertebrali. Eventuali variazioni di allineamento spinale o stress eccesso durante il serraggio possono alterare la biomeccanica impatto. Abbiamo utilizzato un dispositivo di simulazione 2,5 mm poiché la dimensione media di ratto midollo spinale nella nostra regione di interesse è 2,5-3 mm. Il tempo di contatto o di sosta è stato fissato in maniera uniforme a 0,3 sec nei nostri esperimenti. Tuttavia nella nostra osservazione e segnalazioni di altri laboratori, per un modello di grave SCI la profondità di impatto è la più importanteparametro. Negli esperimenti descritti in questo documento l&#39;impatto è stato consegnato ad una profondità costante di 2 mm. Altri fattori che influenzano l&#39;uniformità comprendono la formazione del personale, chiara visualizzazione del tessuto, e la punta di simulazione di garantire un impatto diretto nel tessuto del midollo (e non le strutture ossee). I ratti devono essere costantemente osservati durante la procedura per le necessarie funzioni vitali, soprattutto, temperatura al cuore e la respirazione. L&#39;ipotermia è la principale causa di mortalità durante e immediatamente dopo la somministrazione dell&#39;anestesia. Monitoraggio della temperatura interna con sonda rettale e adeguati rilievi di riscaldamento sarà evitare questa complicazione. Se la respirazione diventa irregolare o l&#39;animale cessa di respirare, la procedura dovrà essere immediatamente interrotta fino a quando la respirazione ritorna allo stato iniziale. Dolore eccessivo e involontario o sovradosaggio di dolore e di anestetico farmaci possono anche causare problemi respiratori. I ratti devono essere attentamente monitorati post-procedura. Il loro wotto devono essere misurate con precisione e una perdita di&gt; 20% dal peso di base richiede un&#39;indagine in cibo e acqua di aspirazione, infezione delle vie urinarie, lesioni cutanee, post-SCI ileo, ecc consultazione preventiva con il personale veterinario per la valutazione e il trattamento è fondamentale in tali situazioni. Come discusso in precedenza, i topi che non hanno ripreso il controllo della vescica dal giorno 14 deve essere iniziato di nuovo in antibiotici per evitare una potenzialmente mortale infezione del tratto urinario. Lesioni del midollo spinale può essere indotta sia da un metodo di spostamento o metodo forza costante. 5,12 La tecnica descritta in questo documento è metodo dislocamento cui forza è consegnato a profondità fissa all&#39;interno del tessuto del midollo spinale. L&#39;uso di un urto computer controllato permette un livello di controllo che non è ottenibile con altri metodi comuni di sperimentale SCI. La tecnica di compressione clip non consentire un ottuso, forza contusivo con rilascio immediato, mentre l&#39;impatto NYUo dipende dalla gravità per determinare la forza di contusione. Queste tecniche, anche se riproducibile, non consentono la simulazione di condizioni incontrate durante un incidente automobilistico, la causa più comune di SCI acuto nell&#39;uomo. Studi precedenti hanno dimostrato che la gravità delle lesioni è direttamente correlata con la profondità di impatto rispetto alla velocità di impatto. 7 Perciò questo modello permette una grave SCI da eseguire regolarmente con il potenziale di modificare la gravità attraverso una più ampia gamma di combinazioni di forza e spostamento .

Scelta di un adeguato modello di lesione è cruciale per la valutazione preclinica di nuovi trattamenti per le lesioni del midollo spinale (SCI). 1,2,13 In una recente indagine di medici e scienziati nel campo del modello contusione neurotrauma, al contrario di emisezione o modelli completi transection , è stato universalmente accettato di essere clinicamente rilevante. 8 Il presente parere si basa sulla constatazione che la maggior parte delle lesioni del midollo spinale nell&#39;uomo è contusivo in natura. 10 La biologia della contusione sembra anche essere diverso da emisezione o transection modelli. Iseda 11, et al. confrontato l&#39;effetto di intraspinal condroitinasi iniezione ABC il neuroregeneration separatamente nei modelli contusione emisezione e. 4 rigenerazione assonale è stato osservato nel ponte neuronale in emisezione ma non il gruppo SCI contusione. Il modelli completi transection emisezione o anche creare le condizioni noti presenti in solo un piccolo sottoinsieme di clcircostanze inical. Ad esempio, diversi ricercatori hanno impiegato interventi impalcatura a base per l&#39;impianto nella cavità della lesione dopo emisezione o resezione completa per promuovere la rigenerazione. 6 Questo approccio diventa clinicamente irrilevante, perché la creazione di una cavità all&#39;interno midollo spinale danneggiato è impraticabile e probabilmente immorale. Variabilità nel recupero funzionale rimane una sfida importante per i modelli contusione. 5,12 Questa variabilità può essere minimizzato con l&#39;uso di urto e di stabilizzazione della colonna vertebrale computer controllati prima dell&#39;impatto per la consegna vigore uniforme in tutto il volume del midollo spinale in particolare le vie motorie situati ventralmente . Si deve notare che la plasticità e il contributo collaterale da assoni sopravvissuti è il meccanismo predominante di recupero dopo la lesione del midollo spinale. 1 variazioni Quindi anche minori in tecnica contusione possono produrre risultati molto diversi. A tal fine abbiamo sviluppatoun modello di gravi lesioni del midollo spinale da cui si ricava il volume contusione coerenti e recupero funzionale comparabile con i modelli transection. Questo modello può essere utilizzato per lo studio sia per la neuroprotezione e strategie neuroregeneration come prova di concetto per l&#39;efficacia del trattamento.

<table border="1">
<tbody>
 <tr>
 <td>Instrument/Drugs</td>
 <td>Company</td>
 <td>Cat #</td>
 <td>Comments</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Computer controlled impactor</td>
 <td>Leica or the Infinite Horizons (formerly OSU) impactor</td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td></td>
 <td></td>
 <td></td>
 <td>Surgical instruments </td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Scissors</td>
 <td>Fine Science Tools Inc
 </td>
 <td>14094-11 or 14060-09</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Forceps</td>
 <td>Fine Science Tools Inc </td>
 <td>11006-12 and 11027-12 or 			11506-12</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Hemostats</td>
 <td>Fine Science Tools Inc </td>
 <td>13009-12</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Retractors</td>
 <td>Fine Science Tools Inc </td>
 <td>17011-10</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Rongeurs</td>
 <td>Fine Science Tools Inc </td>
 <td>16020-14</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Needle driver</td>
 <td>Fine Science Tools Inc </td>
 <td>12001-13</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Stereotactic frame</td>
 <td> Leica or RWD Life Science Co. or
 TSE systems</td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Buprinorphine</td>
 <td></td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Baytril</td>
 <td>Bayer</td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Ketamine</td>
 <td></td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 </tbody>
</table>

a contusion model of severe spinal cord injury in rats

Il potenziale traslazionale di nuovi trattamenti deve essere esaminata a gravi lesioni del midollo spinale (SCI) modelli contusione. Una metodologia dettagliata è descritta di ottenere un modello consistente di grave SCI. Uso di un telaio stereotassico e simulazione controllato da computer consente la creazione di lesioni riproducibile. Ipotermia e infezioni delle vie urinarie rappresentano sfide significative nel periodo post-operatorio. Un attento monitoraggio di animali con la registrazione del peso giornaliero e di espressione della vescica permette per la diagnosi precoce delle complicanze post-operatorie. I risultati funzionali di questo modello contusione sono equivalenti ai modelli transection. Il modello contusione può essere utilizzata per valutare l&#39;efficacia di entrambi gli approcci neuroprotettivi e neurorigenerativo.

Lesione del volume Abbiamo ottenuto grandi volumi e coerente lesioni mediante seguendo la tecnica descritta sopra. Utilizzando un Luxol veloce colorazione blu un volume delle lesioni media di 2,04 mm 3 (95% CI 1,9-2,18) (n = 5 animali) è stato ottenuto. Figura 2 mostra significa volume della lesione con una colorazione rappresentante utilizzando Luxol blu veloce attraverso l&#39;epicentro della lesione. Funzionali punteggi I punteggi comportamentali come misurato dal Bresnahan (BBB) ​​scala Basso, Beattie, sono mostrati in Figura 3. A 12 settimane i topi del gruppo di controllo hanno ottenuto un punteggio medio di 2,2 ± BBB 1,1 (n = 10 animali). Altri parametri Sulla base della nostra esperienza più recente con 32 interventi chirurgici sugli animali il tasso di sopravvivenza di questa tecnica è il 93,4%. Tutti i decessi sono stati collegati con persistente infezione del tratto urinario (UTI) seguito dal sacrificio di animali per evitare<html> eccessivo dolore e la sofferenza. Dopo aver terminato il ciclo di antibiotici per 7 giorni 16,7% animali hanno sviluppato UTI. Il numero medio di giorni per il rilevamento di UTI post-operatorio è stato del 14,6 ± 7,6 giorni. È interessante notare che gli animali raggiungono il controllo della vescica in media 13 giorni dopo la lesione (media 13,33 ± 3,6 giorni). I ratti che hanno sviluppato UTI hanno preso più tempo per raggiungere il controllo della vescica rispetto ai topi senza UTI (controllo della vescica nei ratti con IVU - 16 ± 1 giorni contro 12,8 ± 3,7 giorni per il controllo della vescica nei ratti senza UTI, p = 0.03). Nella coorte che ha raggiunto il controllo della vescica nei 14 giorni successivi UTI non è stato rilevato. Come mostrato in figura 4, vi è stato un guadagno iniziale in peso dopo SCI probabile da ritenzione di liquidi. Il peso successivamente abbassata e stabilizzata ad un livello inferiore (circa il 10-12% inferiore rispetto al basale) in circa 10 giorni. <html> / Files/ftp_upload/50111/50111fig1highres.jpg &quot;/&gt; Figura 1. Anatomia vertebrale del ratto dal approccio posteriore (sinistra) dimostrando i processi spinosi e lamine. La posizione del legamento giallo (LF) è raffigurata nello spazio tra le lamine. Mid-sezione sagittale (a destra) che mostra la posizione relativa del legamento giallo e il legamento interspinoso in relazione al midollo spinale. <img src="/files/ftp_upload/50111/50111fig2.jpg" alt="Figura 2" fo:content-width="4in" fo:src="/files/ftp_upload/50111/50111fig2highres.jpg"/> Figura 2. Grafico a barre che mostra il volume delle lesioni (in mm 3, asse Y) in animali trattati con gravi lesioni del midollo spinale (a sinistra). Una sezione longitudinale rappresentativo attraverso epicentro infortunio dopo Luxol veloce colorazione blu (a destra). g3highres.jpg &quot;/&gt; Figura 3. BBB (asse Y) punteggio di ratti nel corso dei tre mesi di follow-up (asse X) dimostrando minimo recupero tipico di grave SCI significare. <img src="/files/ftp_upload/50111/50111fig4.jpg" alt="Figura 4" fo:content-width="3.5in" fo:src="/files/ftp_upload/50111/50111fig4highres.jpg"/> Figura 4. Schema di linea che mostra variazioni di peso al giorno (in g, asse Y) su ratti oltre due settimane la durata (asse X) dopo l&#39;induzione di lesioni del midollo spinale.

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A Contusion Model of Severe Spinal Cord Injury in Rats

Un modello contusione di gravi lesioni del midollo spinale è descritto. Fasi di pre-operatoria, operatoria e post-operatoria dettagliate sono descritte di ottenere un modello coerente.

Un modello Contusione di gravi lesioni del midollo spinale nei ratti

The translational potential of novel treatments should be investigated in severe spinal cord injury (SCI) contusion models. A detailed methodology is ...

a-contusion-model-of-severe-spinal-cord-injury-in-rats

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Medicine

30.3K Views.  Medical University of South Carolina. Un modello contusione di gravi lesioni del midollo spinale è descritto. Fasi di pre-operatoria, operatoria e post-operatoria dettagliate sono descritte di ottenere un modello coerente.

Video: A Contusion Model of Severe Spinal Cord Injury in Rats

Acute and Chronic Tactile Sensory Testing after Spinal Cord Injury in Rats

Spinal cord injury (SCI) impairs sensory systems causing allodynia1-8. To identify cellular and molecular causes of allodynia, sensitive and valid sensory testing in rat SCI models is needed. However, until recently, no single testing approach had been validated for SCI so that standardized methods have not been implemented across labs. Additionally, available testing methods could not be implemented acutely or when severe motor impairments existed, preventing studies of the development of SCI-induced allodynia3. Here we present two validated sensory testing methods using von Frey Hair (VFH) monofilaments which quantify changes in tactile sensory thresholds after SCI4-5. One test is the well-established Up-Down test which demonstrates high sensitivity and specificity across different SCI severities when tested chronically5. The other test is a newly-developed dorsal VFH test that can be applied acutely after SCI when allodynia develops, prior to motor recovery4-5. Each VFH monofilament applies a calibrated force when touched to the skin of the hind paw until it bends. In the up-down method, alternating VFHs of higher or lower forces are used on the plantar L5 dermatome to delineate flexor withdrawal thresholds. Successively higher forces are applied until withdrawal occurs then lower force VFHs are used until withdrawal ceases. The tactile threshold reflects the force required to elicit withdrawal in 50% of the stimuli. For the new test, each VFH is applied to the dorsal L5 dermatome of the paw while the rat is supported by the examiner. The VFH stimulation occurs in ascending order of force until at least 2 of 3 applications at a given force produces paw withdrawal. Tactile sensory threshold is the lowest force to elicit withdrawal 66% of the time. Acclimation, testing and scoring procedures are described. Aberrant trials that require a retest and typical trials are defined. Animal use was approved by Ohio State University Animal Care and Use Committee.

We describe two tactile sensory testing methods for acute or chronic periods of spinal cord injury in rats. These validated procedures can detect the development and maintenance of allodynia-like sensations.

Acuta e Cronica test sensoriale tattile dopo lesione del midollo spinale in ratti

Spinal cord injury (SCI) impairs sensory systems causing allodynia1-8. To identify cellular and molecular causes of allodynia, sensitive and valid sensory ...

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Medicina

Evaluation of Respiratory Muscle Activation Using Respiratory Motor Control Assessment (RMCA) in Individuals with Chronic Spinal Cord Injury

During breathing, activation of respiratory muscles is coordinated by integrated input from the brain, brainstem, and spinal cord. When this coordination is disrupted by spinal cord injury (SCI), control of respiratory muscles innervated below the injury level is compromised1,2 leading to respiratory muscle dysfunction and pulmonary complications. These conditions are among the leading causes of death in patients with SCI3. Standard pulmonary function tests that assess respiratory motor function include spirometrical and maximum airway pressure outcomes: Forced Vital Capacity (FVC), Forced Expiratory Volume in one second (FEV1), Maximal Inspiratory Pressure (PImax) and Maximal Expiratory Pressure (PEmax)4,5. These values provide indirect measurements of respiratory muscle performance6. In clinical practice and research, a surface electromyography (sEMG) recorded from respiratory muscles can be used to assess respiratory motor function and help to diagnose neuromuscular pathology. However, variability in the sEMG amplitude inhibits efforts to develop objective and direct measures of respiratory motor function6. Based on a multi-muscle sEMG approach to characterize motor control of limb muscles7, known as the voluntary response index (VRI)8, we developed an analytical tool to characterize respiratory motor control directly from sEMG data recorded from multiple respiratory muscles during the voluntary respiratory tasks. We have termed this the Respiratory Motor Control Assessment (RMCA)9. This vector analysis method quantifies the amount and distribution of activity across muscles and presents it in the form of an index that relates the degree to which sEMG output within a test-subject resembles that from a group of healthy (non-injured) controls. The resulting index value has been shown to have high face validity, sensitivity and specificity9-11. We showed previously9 that the RMCA outcomes significantly correlate with levels of SCI and pulmonary function measures. We are presenting here the method to quantitatively compare post-spinal cord injury respiratory multi-muscle activation patterns to those of healthy individuals.

Evaluation of Respiratory Muscle Activation Using Respiratory Motor Control Assessment RMCA in Individuals with Chronic Spinal Cord Injury

The purpose of this publication is to present our original work on a multi-muscle surface electromyographic approach to quantitatively characterize respiratory muscle activation patterns in individuals with chronic spinal cord injury using vector-based analysis.

Valutazione delle vie respiratorie di attivazione muscolare Utilizzando respiratoria Motor Control Assessment (RMCA) in soggetti con lesioni spinali croniche

During breathing, activation of respiratory muscles is coordinated by integrated input from the brain, brainstem, and spinal cord. When this coordination ...

Controlled Cortical Impact Model for Traumatic Brain Injury

Every year over a million Americans suffer a traumatic brain injury (TBI). Combined with the incidence of TBIs worldwide, the physical, emotional, social, and economical effects are staggering. Therefore, further research into the effects of TBI and effective treatments is necessary. The controlled cortical impact (CCI) model induces traumatic brain injuries ranging from mild to severe. This method uses a rigid impactor to deliver mechanical energy to an intact dura exposed following a craniectomy. Impact is made under precise parameters at a set velocity to achieve a pre-determined deformation depth. Although other TBI models, such as weight drop and fluid percussion, exist, CCI is more accurate, easier to control, and most importantly, produces traumatic brain injuries similar to those seen in humans. However, no TBI model is currently able to reproduce pathological changes identical to those seen in human patients. The CCI model allows investigation into the short-term and long-term effects of TBI, such as neuronal death, memory deficits, and cerebral edema, as well as potential therapeutic treatments for TBI.

Traumatic brain injuries (TBIs) remain a serious health problem. Using the controlled cortical impact surgery model, research on the effects of TBI and possible treatment methods may be performed.

Controllata corticale modello Impact per trauma cranico

Every year over a million Americans suffer a traumatic brain injury (TBI).  Combined with the incidence of TBIs worldwide, the physical, emotional, ...

A Radio-telemetric System to Monitor Cardiovascular Function in Rats with Spinal Cord Transection and Embryonic Neural Stem Cell Grafts

High thoracic or cervical spinal cord injury (SCI) can lead to cardiovascular dysfunction. To monitor cardiovascular parameters, we implanted a catheter connected to a radio transmitter into the femoral artery of rats that underwent a T4 spinal cord transection with or without grafting of embryonic brainstem-derived neural stem cells expressing green fluorescent protein. Compared to other methods such as cannula insertion or tail-cuff, telemetry is advantageous to continuously monitor blood pressure and heart rate in freely moving animals. It is also capable of long term multiple data acquisitions. In spinal cord injured rats, basal cardiovascular data under unrestrained condition and autonomic dysreflexia in response to colorectal distension were successfully recorded. In addition, cardiovascular parameters before and after SCI can be compared in the same rat if a transmitter is implanted before a spinal cord transection. One limitation of the described telemetry procedure is that implantation in the femoral artery may influence the blood supply to the ipsilateral hindlimb.

We present a protocol for using a radio-telemetric system to record cardiovascular parameters in T4 spinal cord transected rats eight weeks after embryonic brainstem neural stem cell grafting into the lesion site. Telemetry is an advanced technique to accurately evaluate cardiovascular function in conscious freely moving spinal cord injured rats.

Un sistema radio-telemetria per monitorare la funzionalità cardiovascolare in ratti con midollo spinale e Transection embrionali staminali neurali Innesti cellulari

High thoracic or cervical spinal cord injury (SCI) can lead to cardiovascular dysfunction. To monitor cardiovascular parameters, we implanted a catheter ...

Neural Stem Cell Transplantation in Experimental Contusive Model of Spinal Cord Injury

Spinal cord injury is a devastating clinical condition, characterized by a complex of neurological dysfunctions. Animal models of spinal cord injury can be used both to investigate the biological responses to injury and to test potential therapies. Contusion or compression injury delivered to the surgically exposed spinal cord are the most widely used models of the pathology. In this report the experimental contusion is performed by using the Infinite Horizon (IH) Impactor device, which allows the creation of a reproducible injury animal model through definition of specific injury parameters. Stem cell transplantation is commonly considered a potentially useful strategy for curing this debilitating condition. Numerous studies have evaluated the effects of transplanting a variety of stem cells. Here we demonstrate an adapted method for spinal cord injury followed by tail vein injection of cells in CD1 mice. In short, we provide procedures for: i) cell labeling with a vital tracer, ii) pre-operative care of mice, iii) execution of a contusive spinal cord injury, and iv) intravenous administration of post mortem neural precursors. This contusion model can be utilized to evaluate the efficacy and safety of stem cell transplantation in a regenerative medicine approach.

Spinal cord injury is a traumatic condition that causes severe morbidity and high mortality. In this work we describe in detail a contusion model of spinal cord injury in mice followed by a transplantation of neural stem cells.

Neural Stem Cell Transplantation in Sperimentale Contusivi Model of Spinal Cord Injury

Spinal cord injury is a devastating clinical condition, characterized by a complex of neurological dysfunctions. Animal models of spinal cord injury can ...

Calibrated Forceps Model of Spinal Cord Compression Injury

Compression injuries of the murine spinal cord are valuable animal models for the study of spinal cord injury (SCI) and spinal regenerative therapy. The calibrated forceps model of compression injury is a convenient, low cost, and very reproducible animal model for SCI. We used a pair of modified forceps in accordance with the method published by Plemel et al. (2008) to laterally compress the spinal cord to a distance of 0.35 mm. In this video, we will demonstrate a dorsal laminectomy to expose the spinal cord, followed by compression of the spinal cord with the modified forceps. In the video, we will also address issues related to the care of paraplegic laboratory animals. This injury model produces mice that exhibit impairment in sensation, as well as impaired hindlimb locomotor function. Furthermore, this method of injury produces consistent aberrations in the pathology of the SCI, as determined by immunohistochemical methods. After watching this video, viewers should be able to determine the necessary supplies and methods for producing SCI of various severities in the mouse for studies on SCI and/or treatments designed to mitigate impairment after injury.

Spinal cord injury models should be highly reproducible. We demonstrate that the calibrated forceps compression model of spinal cord injury is an easy to use surgical method for generating reproducible injuries to the murine spinal cord.

Calibrato forcipe Modello di Spinal Cord Injury Compression

Compression injuries of the murine spinal cord are valuable animal models for the study of spinal cord injury (SCI) and spinal regenerative therapy. The ...

Contrast Enhanced Ultrasound Imaging for Assessment of Spinal Cord Blood Flow in Experimental Spinal Cord Injury

Reduced spinal cord blood flow (SCBF) (i.e., ischemia) plays a key role in traumatic spinal cord injury (SCI) pathophysiology and is accordingly an important target for neuroprotective therapies. Although several techniques have been described to assess SCBF, they all have significant limitations. To overcome the latter, we propose the use of real-time contrast enhanced ultrasound imaging (CEU). Here we describe the application of this technique in a rat contusion model of SCI. A jugular catheter is first implanted for the repeated injection of contrast agent, a sodium chloride solution of sulphur hexafluoride encapsulated microbubbles. The spine is then stabilized with a custom-made 3D-frame and the spinal cord dura mater is exposed by a laminectomy at ThIX-ThXII. The ultrasound probe is then positioned at the posterior aspect of the dura mater (coated with ultrasound gel). To assess baseline SCBF, a single intravenous injection (400 &#181;l) of contrast agent is applied to record its passage through the intact spinal cord microvasculature. A weight-drop device is subsequently used to generate a reproducible experimental contusion model of SCI. Contrast agent is re-injected 15 min following the injury to assess post-SCI SCBF changes. CEU allows for real time and in-vivo assessment of SCBF changes following SCI. In the uninjured animal, ultrasound imaging showed uneven blood flow along the intact spinal cord. Furthermore, 15 min post-SCI, there was critical ischemia at the level of the epicenter while SCBF remained preserved in the more remote intact areas. In the regions adjacent to the epicenter (both rostral and caudal), SCBF was significantly reduced. This corresponds to the previously described &#8220;ischemic penumbra zone&#8221;. This tool is of major interest for assessing the effects of therapies aimed at limiting ischemia and the resulting tissue necrosis subsequent to SCI.

Contrast Enhanced Ultrasound imaging is a reliable in-vivo tool for quantifying spinal cord blood flow in an experimental rat spinal cord injury model. This paper contains a comprehensive protocol for application of this technique in association with a contusion model of thoracic spinal cord injury.

Ultrasuoni Imaging per la valutazione di Spinal Cord Blood Flow in Sperimentale midollo spinale Lesioni

Reduced spinal cord blood flow (SCBF) (i.e., ischemia) plays a key role in traumatic spinal cord injury (SCI) pathophysiology and is accordingly an ...

Photothrombosis-induced Focal Ischemia as a Model of Spinal Cord Injury in Mice

Spinal cord injury (SCI) is a devastating clinical condition causing permanent changes in sensorimotor and autonomic functions of the spinal cord (SC) below the site of injury. The secondary ischemia that develops following the initial mechanical insult is a serious complication of the SCI and severely impairs the function and viability of surviving neuronal and non-neuronal cells in the SC. In addition, ischemia is also responsible for the growth of lesion during chronic phase of injury and interferes with the cellular repair and healing processes. Thus there is a need to develop a spinal cord ischemia model for studying the mechanisms of ischemia-induced pathology. Focal ischemia induced by photothrombosis (PT) is a minimally invasive and very well established procedure used to investigate the pathology of ischemia-induced cell death in the brain. Here, we describe the use of PT to induce an ischemic lesion in the spinal cord of mice. Following retro-orbital sinus injection of Rose Bengal, the posterior spinal vein and other capillaries on the dorsal surface of SC were irradiated with a green light resulting in the formation of a thrombus and thus ischemia in the affected region. Results from histology and immunochemistry studies show that PT-induced ischemia caused spinal cord infarction, loss of neurons and reactive gliosis. Using this technique a highly reproducible and relatively easy model of SCI in mice can be achieved that would serve the purpose of scientific investigations into the mechanisms of ischemia induced cell death as well as the efficacy of neuroprotective drugs. This model will also allow exploration of the pathological changes that occur following SCI in live mice like axonal degeneration and regeneration, neuronal and astrocytic Ca2+ signaling using two-photon microscopy.

Photothrombosis is a minimally invasive and highly reproducible procedure to induce focal ischemia in the spinal cord and serves as a model of spinal cord injury in mice.

Photothrombosis-indotta ischemia focale come un modello di lesioni del midollo spinale nei topi

Spinal cord injury (SCI) is a devastating clinical condition causing permanent changes in sensorimotor and autonomic functions of the spinal cord (SC) ...

A Neonatal Mouse Spinal Cord Compression Injury Model

Spinal cord injury (SCI) typically causes devastating neurological deficits, particularly through damage to fibers descending from the brain to the spinal cord. A major current area of research is focused on the mechanisms of adaptive plasticity that underlie spontaneous or induced functional recovery following SCI. Spontaneous functional recovery is reported to be greater early in life, raising interesting questions about how adaptive plasticity changes as the spinal cord develops. To facilitate investigation of this dynamic, we have developed a SCI model in the neonatal mouse. The model has relevance for pediatric SCI, which is too little studied. Because neural plasticity in the adult involves some of the same mechanisms as neural plasticity in early life1, this model may potentially have some relevance also for adult SCI. Here we describe the entire procedure for generating a reproducible spinal cord compression (SCC) injury in the neonatal mouse as early as postnatal (P) day 1. SCC is achieved by performing a laminectomy at a given spinal level (here described at thoracic levels 9-11) and then using a modified Yasargil aneurysm mini-clip to rapidly compress and decompress the spinal cord. As previously described, the injured neonatal mice can be tested for behavioral deficits or sacrificed for ex vivo physiological analysis of synaptic connectivity using electrophysiological and high-throughput optical recording techniques1. Earlier and ongoing studies using behavioral and physiological assessment have demonstrated a dramatic, acute impairment of hindlimb motility followed by a complete functional recovery within 2 weeks, and the first evidence of changes in functional circuitry at the level of identified descending synaptic connections1.

This article describes a method for generating a reproducible spinal cord compression injury (SCI) in the neonatal mouse. The model provides an advantageous platform for studying mechanisms of adaptive plasticity that underlie spontaneous functional recovery.

Un neonatale mouse Spinal Cord Injury compressione Modello

Spinal cord injury (SCI) typically causes devastating neurological deficits, particularly through damage to fibers descending from the brain to the spinal ...

A Tissue Displacement-based Contusive Spinal Cord Injury Model in Mice

Producing a consistent and reproducible contusive spinal cord injury (SCI) is critical to minimizing behavioral and histological variabilities between experimental animals. Several contusive SCI models have been developed to produce injuries using different mechanisms. The severity of the SCI is based on the height that a given weight is dropped, the injury force, or the spinal cord displacement. In the current study, we introduce a novel mouse contusive SCI device, the Louisville Injury System Apparatus (LISA) impactor, which can create a displacement-based SCI with high injury velocity and accuracy. This system utilizes laser distance sensors combined with advanced software to produce graded and highly-reproducible injuries. We performed a contusive SCI at the 10th thoracic vertebral (T10) level in mice to demonstrate the step-by-step procedure. The model can also be applied to the cervical and lumbar spinal levels.

We introduce a tissue displacement-based contusive spinal cord injury model that can produce a consistent contusive spinal cord injury in adult mice.

Un modello di lesioni del midollo spinale contusivo basato sullo spostamento tissutale nei topi

Producing a consistent and reproducible contusive spinal cord injury (SCI) is critical to minimizing behavioral and histological variabilities between ...