Étude des profils codants de la stimulation somatique sur les réponses neuronales à verrouillage cardiaque dans la corne dorsale spinale du rat

Nous décrivons un protocole d’enregistrement extracellulaire multicanal de la colonne vertébrale parallèlement à l’enregistrement de la fonction cardiaque et à l’analyse des neurones de la corne dorsale de la colonne vertébrale verrouillés cardiaquement. Cette méthode offre un cadre temporel synchronisé pour l’étude des mécanismes spinaux sous-jacents aux changements fonctionnels viscéraux thoraciques induits par l’acupuncture.

De nombreuses études ont suggéré que l’électroacupuncture pourrait être bénéfique dans le traitement et la prévention des maladies cardiovasculaires. Cependant, son mécanisme reste mal compris. La corne dorsale thoracique (SDH) joue un rôle important dans l’intégration et la modulation des entrées somatiques et viscérales, qui peuvent ensuite influencer le contrôle cardiaque. Contrairement à la SDH lombaire, qui a été largement étudiée, la SDH thoracique a été moins explorée en raison de la difficulté d’exposition chirurgicale et de la fixation stéréotaxique. Dans cette étude, nous proposons une approche générale pour surveiller simultanément l’activité neuronale et la fonction cardiaque en combinant l’enregistrement d’électrocardiogrammes et de réseaux de microélectrodes. De plus, nous décrivons comment identifier les neurones verrouillés cardiaques en calculant la distribution de la vitesse de décharge de l’activité neuronale en synchronisation avec les battements cardiaques. Cette stratégie est d’une grande importance pour l’étude de la corrélation entre la fonction cardiovasculaire et l’activité neuronale ainsi que pour la compréhension du réflexe somatocardiaque déclenché par les stimulations nerveuses périphériques.

L’acupuncture ou stimulation de la surface du corps, en tant que technique thérapeutique de premier plan dans le cadre de la médecine traditionnelle chinoise (MTC), fonctionne en stimulant des zones spécifiques de la surface du corps. Il facilite la régulation à plusieurs niveaux des fonctions de l’organisme par la régulation des fonctions viscérales via les voies afférentes, l’intégration centrale et les mécanismes nerveux efférents autonomes. Au cœur de cette thérapie se trouve le concept selon lequel la stimulation ciblée de points d’acupuncture anatomiquement définis induit une régulation physiologique systémique. De plus en plus de preuves cliniques soutiennent le rôle de l’acupuncture en tant que modalité complémentaire dans la gestion des troubles cardiovasculaires, avec une efficacité démontrée à la fois dans la prévention primaire et les protocoles de traitement d’appoint ^1,2.

Les afférences primaires des neurones sensoriels se terminent principalement dans la corne dorsale spinale (SDH), en conséquence, les neurones de la corne dorsale spinale (SDHN) jouent un rôle crucial dans l’intégration et la modulation des entrées somatiques ^3,4,5. De plus, les SDHRN reçoivent également des afférences cardiaques et transmettent des informations viscérales aux neurones préganglionnaires sympathiques de la colonne vertébrale (SPN) pour la modulation cardiovasculaire⁶. Les SPN à verrouillage cardiaque sont situés au coin latéral du segment thoracique de la moelle épinière (T1-T5), avec des axones projetés vers les ganglions cervicaux ou thoraciques et innervant ensuite le cœur via les nerfs cardiaques, moyens et inférieurs. De ce fait, la moelle épinière thoracique joue un rôle crucial dans l’intégration et la modulation des entrées somatiques et viscérales, ce qui peut ensuite influencer le contrôle cardiaque. Il est donc important de comprendre comment la stimulation somatique régule la fonction cardiaque par la modulation des SDHRN dans le segment thoracique de la moelle épinière.

Des études antérieures ont démontré que l’électroacupuncture à PC6 (organisée dans le segment rachidien T3 comme une unité homotopique structure-fonction) peut soulager les symptômes de l’ischémie myocardique par modulation du système nerveux autonome ^7,8,9. Cependant, la synchronisation quantitative en temps réel des effets de l’acupuncture sur la fréquence cardiaque avec l’activité du système nerveux n’a pas encore été réalisée. Seuls l’activité nerveuse autonome immédiate et les indicateurs d’électrocardiogramme (ECG) après l’acupuncture ont été documentés. Les recherches reliant les SDHN aux fonctions physiologiques viscérales restent rares. En raison de la courbure physiologique des vertèbres thoraciques et de l’espace étroit entre les segments vertébraux thoraciques adjacents, en particulier T1-T5, l’accès à ces zones est difficile, ce qui entraîne peu de preuves directes pour élucider les mécanismes spinaux sous-jacents à l’acupuncture au niveau de l’acupuncture homotopique spinale T3 PC6 régulant la fonction cardiaque dans le traitement des MCV.

Pour mieux comprendre la relation entre la SDH et la régulation de la fonction cardiaque médiée par l’acupuncture, l’enregistrement synchrone de la fonction cardiaque et des activités neuronales doit être mis en œuvre. Ici, nous fournirons une approche générale pour l’enregistrement extracellulaire multicanal de la colonne vertébrale parallèlement à l’enregistrement de la fonction cardiaque ainsi qu’à l’analyse des SDHRN à verrouillage cardiaque. Cette méthode offre un cadre temporel synchronisé pour l’étude des mécanismes spinaux sous-jacents aux changements fonctionnels viscéraux thoraciques induits par l’acupuncture.

Le protocole d’expérimentation animale a strictement respecté les exigences de la norme nationale « Guidelines for Ethical Review of Welfare of Laboratory Animals » (GB/T 35892-2018) et a été approuvé par le comité d’éthique de l’institution. Des rats Sprague-Dawley (SD) mâles de grade SPF, âgés de 6 à 8 semaines et pesant environ 220 g, ont été utilisés dans cette étude. Des blouses de laboratoire, des gants et des masques ont été portés pendant toutes les expériences. Les détails des réactifs et de l’équipement utilisé sont répertoriés dans la table des matériaux. À la fin de l’expérience, des rats ont été euthanasiés par perfusion cardiaque sous anesthésie profonde suivie d’une luxation cervicale.

1. Configuration préopératoire

1. Connectez le circuit du ventilateur à la sonde endotrachéale en forme de Y, assurant une interface sûre et étanche à l’air.
2. Vérifiez une ventilation adéquate en confirmant un débit d’air stable, un volume courant approprié et des paramètres de fréquence respiratoire sur l’écran du ventilateur.
3. Assurez-vous de l’absence de condensat ou de contaminants particulaires à l’intérieur du tube en examinant visuellement tous les segments sous un éclairage intense.
4. Introduisez simultanément les signaux ECG amplifiés dans l’entrée de l’électrocardiographe et le port d’entrée analogique du système d’enregistrement du réseau de microélectrodes à l’aide d’un connecteur BNC à trois voies.
5. Acheminez les signaux amplifiés à travers un répartiteur BNC à trois voies pour connecter simultanément l’entrée analogique de l’électrocardiographe et le port d’entrée analogique du système d’enregistrement du réseau de microélectrodes.
6. Établissez des déclencheurs de synchronisation en connectant la sortie TTL de l’électrocardiographe à l’entrée numérique du système d’enregistrement du réseau de microélectrodes. À l’aide d’un câble d’interface BNC-Dupont, lancez l’acquisition simultanée sur les deux systèmes, en vérifiant l’alignement temporel.

2. Préparation préopératoire

1. Anesthésie
   1. Induire une anesthésie avec 3 à 5 % d’isoflurane par inhalation, puis administrer une injection intrapéritonéale de pentobarbital sodique (50 mg/kg) au rat anesthésié. Administrer l’isoflurane pour l’anesthésie par inhalation avant de placer les électrodes, en maintenant une concentration de ~1,2 %. Ne procédez que si Évaluez la profondeur de l’anesthésie par pincement des orteils avant de continuer.
   2. Retirez les poils de l’avant du cou et de l’arrière du dos des rats.
   3. Placez le rat en position couchée sur une couverture chauffante et appliquez une pommade sur les yeux du rat pour éviter le dessèchement. Observez le rythme respiratoire et vérifiez les réponses de retrait en appliquant une pression sur le coussinet plantaire à l’aide d’une pince.

3. Intubation trachéale

1. Placez les rats en position couchée et désinfectez la région du cou avec de la teinture d’iode.
2. Effectuez une incision longitudinale d’environ 1 cm le long de la ligne médiane du cou et disséquez brutalement le tissu musculaire.
3. Une fois la glande thyroïde exposée, séparez soigneusement la fine membrane entre les deux lobes thyroïdiens, en prenant soin de ne pas endommager le tissu thyroïdien. Procédez à l’exposition de la trachée.
4. Examinez la canule en forme de Y pour confirmer qu’elle est complètement sèche. À l’aide de ciseaux à ressort, faites une incision transversale dans la trachée, suivie de l’insertion de la canule dans l’ouverture trachéale. Fixez la canule trachéale avec des sutures non résorbables 3-0 pour éviter les fuites d’air et l’extubation accidentelle.
5. Suturez soigneusement les muscles du cou et la peau et connectez le rat à un ventilateur. Ajuster la fréquence respiratoire à 85 respirations/min et le volume courant à 3,5 mL, en fonction du poids corporel du rat⁷ (figure 1B).

4. Détection ECG

1. Insérez trois électrodes dans la peau du rat : l’électrode positive dans le membre inférieur gauche, l’électrode négative dans le membre supérieur droit et l’électrode de terre dans le membre inférieur droit¹⁰.
2. Acquisition de données à l’aide d’un électrocardiographe (réglages du filtre : passe-bas à 100 Hz, passe-haut à 1 kHz ; fréquence d’échantillonnage : 4 kHz/s). Utilisez un logiciel d’enregistrement ECG pour enregistrer, sauvegarder et analyser les données.

5. Cathétérisme péricardique pour l’administration de médicaments bradykinine (BK)

1. Placez le rat en position couchée et désinfectez la peau de la poitrine avec de l’iode.
2. Effectuez une thoracotomie entre les 1er et 3e cartilages costaux sur la partie supérieure gauche du thorax pour exposer le thymus. Disséquez brusquement le thymus le long de la ligne médiane pour exposer le péricarde (voir Figure 1C, D).
3. À l’aide de la pointe d’une aiguille de dissection en verre (0,5 mm de diamètre), faire une petite ouverture dans le péricarde.
4. Insérez un cathéter en silicone, de 10 à 15 cm de long, avec plusieurs petits trous à son extrémité distale à travers l’incision du péricarde. Fixez le cathéter au tissu de la paroi thoracique à l’aide de biocolle.
5. Fermez la cavité thoracique couche par couche, en veillant à ce que la respiration du rat ne soit pas obstruée (voir figure 1D).

6. Exposition de la moelle épinière T3

1. Placez le rat en position couchée et effectuez une désinfection de routine à l’iode. Faites une incision d’environ 8 cm le long de la ligne médiane du dos à partir des vertèbres T2 à T6.
2. Utilisez des ciseaux à ressort pour couper la peau et les couches musculaires, y compris le muscle trapèze. Insérez un écarteur entre les muscles pour exposer davantage le champ opératoire.
3. Séparez soigneusement les glandes graisseuses et les glandes d’hibernation au niveau de la face antérieure des vertèbres thoraciques du rat, en évitant les vaisseaux sanguins sous les glandes (voir la figure 1E).
4. Retirez les muscles qui s’attachent à la pince de tête et la partie droite des muscles du long cou, exposant les apophyses épineuses de T2.
5. Déplacer les muscles semi-épineux et rachidien pour exposer l’arc vertébral de T2 à T6 (voir Figure 1E). Utilisez des rongeurs pour enlever l’apophyse épineuse de la vertèbre T3, exposant ainsi la moelle épinière T3.
   REMARQUE : Pendant le processus d’exposition des vertèbres thoraciques, assurez-vous qu’une attention particulière est accordée à la préservation de l’apophyse épineuse de T2, car elle sert de point d’application de force principal pour l’exposition ultérieure de la moelle épinière T3.
6. Retirez la dure-mère et la membrane arachnoïdienne, et versez de l’huile de paraffine sur la surface de la moelle épinière pour maintenir la viabilité des neurones de la moelle épinière (voir Figure 1F).
   REMARQUE : Les vaisseaux sanguins du tissu adipeux brun du rat proviennent de la lame T3, T4 ou T5 et sont distribués comme un sinus veineux. Veillez à ne pas les toucher, car cela pourrait provoquer une perte de sang excessive chez le rat.

7. Fixation et réglages des vertèbres thoraciques

1. Utilisez une pince vertébrale personnalisée pour sécuriser les processus articulaires de T2 et T6. Humidifiez les muscles environnants avec une solution saline pour maintenir l’hydratation.
2. Fixez le réseau d’électrodes au micromanipulateur d’un instrument stéréotaxique et insérez-le verticalement dans la corne dorsale de la moelle épinière au niveau du segment rachidien T3 à travers le sillon médian dorsal, à 500 μm latéralement à la ligne médiane, jusqu’à une profondeur de 1 500 μm.
3. Insérez l’électrode de référence dans le muscle du dos (voir Figure 1G).
4. Lancez le logiciel d’enregistrement extracellulaire multicanal et accédez à Fichier | Configuration matérielle ; sélectionner le réseau de 32 canaux dans la liste Interface de l’appareil ; clic droit sur le groupe de canaux sélectionné ; , puis choisissez Propriétés dans le menu contextuel . Configurer les paramètres de traitement du signal : Sous l’onglet Filtre , réglez le filtre passe-bande (BP) sur 250 Hz - 5 kHz ; dans le champ Taux d’échantillonnage , entrez 30 kHz/s ; activez les algorithmes de détection des pics en cochant la case Activer le traitement des pics pour activer le tri des pics en temps réel et l’extraction d’événements basée sur des seuils.
   REMARQUE : Assurez-vous d’un dégagement complet des muscles et des tissus entourant les apophyses articulaires de T2 et T6, en particulier dans la région où la pince vertébrale personnalisée est appliquée pour la fixation de la colonne vertébrale, afin d’éviter le déplacement lors des expériences ultérieures.

8. Stimuli somatiques et BK

1. Utilisez du BK (1 μg/mL dans de l’eau distillée) pour induire une stimulation nociceptive cardiaque. Injecter 4 μL de la solution BK à l’aide d’une micro-seringue reliée à un cathéter en silicone à plusieurs petites ouvertures¹¹.
2. Observer les changements de fréquence cardiaque (augmentation ou diminution) et la décharge neuronale (augmentation ou diminution) de la corne dorsale de la moelle épinière T3 dans les 30 minutes suivant l’injection afin d’identifier les interactions dynamiques entre les neurones de la corne dorsale de la moelle épinière thoracique.
3. Effectuez l’acupuncture manuelle au point d’acupuncture PC6 (MAPC6) en utilisant le paramètre de stimulation de 1 Hz. PC6 (point d’acupuncture Neiguan) est situé à 2 mm de l’articulation carpien sur l’avant-bras ventral, entre le fléchisseur radial du carpe et le tronc du nerf médian. Insérez les aiguilles (0,25 mm x 25 mm) dans les points d’acupuncture PC6 à une profondeur de ~3 mm. Comparez les changements dans l’activité neuronale et la fonction cardiaque avant et après les stimuli somatiques.

9. Analyse et traitement des données

1. Importez les données neuronales enregistrées au format ns6 dans le logiciel comme suit :
   1. Conversion de fichier : accédez à Fichier | Ouvrez-le pour charger le fichier ns6. Sélectionnez Fichier | Enregistrer sous et choisissez le format .nex5 pour générer des données de train de pointes standardisées.
   2. Tri des pointes : Importez les fichiers .nex5 convertis dans le logiciel de classification pour la classification neuronale. Triez les formes d’onde de pointe en fonction de leurs caractéristiques et de l’analyse en composantes principales (ACP), avec des paramètres de seuil définis à ±3 écart-type par rapport au bruit de base.
   3. Ensuite, exécutez le code approprié pour filtrer et catégoriser les signaux.
2. Analysez les SDRN verrouillés cardiaquement.
   1. En prenant l’onde R comme événement de référence, comptez le nombre de décharges de neurones dans une fenêtre de 0,2 s avant et après chaque onde R.
   2. Après avoir compté les ondes R à des intervalles de 50 ms, créez un histogramme d’événements annulaires. Normalisez l’histogramme (c’est-à-dire soustrayez le taux de décharge moyen en 0,2 s avant et après l’événement de l’onde R) pour obtenir la distribution du taux de décharge de l’activité de chaque neurone pendant le battement cardiaque.
   3. Évaluez la signification statistique à l’aide des tests de permutation Monte Carlo¹² , mis en œuvre avec 1 000 itérations mélangées. Obtenez la distribution de la vitesse de décharge et l’intervalle de confiance du neurone dans le processus de battement de cœur aléatoire en randomisant 0,2 s du temps avant et après chaque onde R de battement de cœur (la plage est de ± 0,1 s). Si la distribution de décharge du rythme cardiaque d’un neurone dépasse (supérieure ou inférieure à) l’intervalle de confiance à 95 % de la distribution du taux de décharge du processus de battement cardiaque aléatoire, identifiez le neurone comme un neurone verrouillé cardiaquement (voir le fichier supplémentaire 1).

Conformément au protocole ci-dessus, les SDHN T3 ont été exposés, avec de la bradykinine (BK) ou des aiguilles somatiques administrées dans des régions péricardiales/points d’acupuncture. Cette étude a quantifié les profils d’activation neuronale évoqués par stimulus (type/fréquence) et les changements électrocardiographiques (ECG) simultanés lors de l’entrée viscérale nociceptive, de l’application de BK et de la modulation somatosensorielle.

La figure 2A montre une coupe transversale de la moelle épinière T3 du rat. Sur le côté gauche, il illustre la distribution de lames distinctes. Le côté droit affiche des régions orange représentant la distribution du colorant Dil après une période d’incubation de 10 minutes. Une électrode réseau, imprégnée de colorant Dil, a été fixée au micromanipulateur d’un appareil stéréotaxique. Les électrodes ont ensuite été insérées verticalement dans la corne dorsale de la moelle épinière, à 500 μm latéralement du sillon médian postérieur au niveau du segment T3, jusqu’à une profondeur de 1 500 μm, avec des ajustements de profondeur effectués en fonction du poids corporel du rat. Après une période d’enregistrement de 15 minutes, une perfusion et une collecte de tissus ont été effectuées, au cours desquelles les électrodes ont enregistré les signaux des lames I à VIII de la moelle épinière du rat. La figure 2B-D présente les graphiques raster, les formes d’onde, l’analyse en composantes principales (ACP) et l’autocorrélation des neurones enregistrés à partir du canal 19. Les figures 2F, G montrent des données analogues pour trois neurones enregistrés à partir du canal 11. Les données de ces deux canaux indiquent une classification claire des neurones, fournissant des données authentiques pour une analyse de corrélation ultérieure.

Les colonnes bleues indiquent le nombre cumulé de décharges neuronales au cours d’une certaine période de temps, soustrait par la valeur moyenne. La figure 3A montre un enregistrement de ligne de base (BL) pendant 60 s. Les neurones des canaux 17c et 21a démontrent la présence de neurones cardiaques dans les SDHN T3, présentant des décharges périodiques distinctes en réponse aux variations de l’ECG. La figure 3B montre l’effet de l’application de BK sur le péricarde de l’oreillette gauche sur les SDHN T3, ainsi qu’un exemple de neurones verrouillés cardiaquement. Le neurone du canal 17c a montré une réduction significative du blocage cardiaque après l’administration de BK. Comme le montre la zone ombrée en vert de la figure 3C, après l’administration de MAPC6, il existe un groupe cohérent de neurones qui présentent des décharges périodiques autour de l’onde R dans les cycles de décharge des conditions BL et MAPC6. Ce schéma est plus régulier que l’allumage observé après l’application de BK. En revanche, dans la figure 3D, le modèle de décharge des neurones après MAPC6 est moins distinct. Ainsi, MAPC6 peut améliorer la fréquence de décharge des neurones cardiaques dans la cornée dorsale spinale T3, maintenant ainsi la fonction cardiaque dans des conditions pathologiques. La figure 3E,F montre que la fréquence de décharge des SDHN T3 activés par BK a diminué après la stimulation par acupuncture du point d’acupuncture PC6. Inversement, la proportion de fréquence de décharge des neurones spinaux T3 inhibés par BK a été significativement augmentée après la stimulation par acupuncture du point d’acupuncture PC6.

Il est intéressant de noter que le canal 21a est identifié comme un neurone verrouillé cardiaquement qui présente des décharges périodiques et régulières spécifiquement en réponse à l’onde P, qui marque l’initiation de la dépolarisation auriculaire par le nœud sino-auriculaire (SA), et à l’intervalle PR, qui indique le retard au nœud auriculo-ventriculaire. Bien qu’il n’y ait pas de changement significatif de l’onde P dans l’ECG, l’application de BK entraîne une concentration de trois groupes de neurones entre chaque onde P et Q sur l’ECG, démontrant une relation plus étroite avec l’onde P (comme l’indique la zone ombrée en violet sur la figure 3B). L’onde P sur l’ECG est un indicateur important reflétant la normalité des ondes de contraction auriculaire, et l’onde P générée par le nœud SA représente le processus de dépolarisation auriculaire, ce qui a permis de vérifier l’effet de BK sur les oreillettes. Cependant, après l’administration de MAPC6, il y avait un modèle distinct dans l’activation des neurones en relation avec les ondes R et T. Après l’acupuncture, les neurones sont revenus à un motif groupé associé à l’onde P, indiquant que l’acupuncture peut traiter les maladies cardiaques pathologiques en modulant le rythme des neurones somatiques et viscéraux dans le même segment de la corne dorsale de la colonne vertébrale.

Figure 1 : Intervention chirurgicale du T3 SDH. (A) Ventilateur. (B) Intubation de la trachée chez le rat. (C) Anatomie du thymus et du cœur. (D) Pipe le thymus dans le péricarde. (E) T2-8 Vertèbres thoraciques après l’ablation. (F) Moelle épinière T3. (G) Les pinces de vertèbres vertébrales modifiées. (H,I) Fixation locale de la pince vertébrale. (J,K) Un schéma de principe de la stimulation somatique et viscérale ; Pendant l’enregistrement, les rats étaient en position couchée et couchée. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 2 : Neurones de la corne dorsale de la colonne vertébrale T3 enregistrés. (A) Validation du placement de l’électrode : Coupe transversale de la moelle épinière montrant la trace d’implantation d’une sonde en silicone à 32 canaux. Encadré : Atlas modifié de la moelle épinière du rat Paxinos avec limites de lames cytoarchitectoniques (I-X) superposées pour l’enregistrement spatial. Les graphiques représentent les rasters et les formes d’onde neuronales des canaux 19 et 11 (B,E), le clustering PCA (D,G) et le diagramme de cluster, et les autocorrélations (C,F). Les motifs à symétrie centrale représentés dans les panneaux C et F montrent les modèles de décharge distinctifs des neurones enregistrés sur les neurones des canaux 19 et 11. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 3 : L’effet de l’application locale de BK au péricarde sur les SDHN T3 et exemple de neurones à verrouillage cardiaque. (A) Les neurones des canaux 17c et 21a démontrent la présence de neurones à verrouillage cardiaque dans le SDR T3. (B) Changements dans le degré de verrouillage après l’administration de BK dans les 30 min. (C,D) L’exemple du neurone à verrouillage cardiaque MAPC6 pendant 1 min et après MAPC6 pendant 1 min. (E,F) Changement de la proportion de fréquence des neurones répondant à BK après MAPC6. Les barres d’erreur représentent la moyenne ± MEB (N = 6). *P < 0,05, par rapport à BL. #P < 0,05, ##P < 0,01, par rapport à BK. Un test t apparié a été utilisé. Abréviations : BL = ligne de base ; BK = bradykinine ; MAPC6 = Acupuncture manuelle à Neiguan (PC6). Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Fichier supplémentaire 1 : Analyse de l’activité neuronale verrouillée par ECG. À la ligne 70 : Modifiez les plages horaires dans condition={[t1_start,t1_end], [t2_start,t2_end], ...}. Ajustez les étiquettes de phase expérimentale à la ligne 71 : conditiontitle = {'baseline','EA1','EA2'} ; pour s’aligner sur les plages de temps définies dans la condition. Veuillez cliquer ici pour télécharger ce fichier.

Le décodage des profils de codage neuronal SDH est essentiel pour comprendre le mécanisme neuromodulateur de l’effet thérapeutique induit par l’acupuncture sur le dysfonctionnement viscéral. Ici, nous avons combiné la technique d’enregistrement in vivo MEA avec le système d’enregistrement ECG pour enregistrer simultanément l’activité de décharge des SDHN T3 et de l’ECG. La stimulation de la douleur cardiaque peut activer des nocicepteurs de type C qui innervent le cœur et transmettent des informations nociceptives antérieurement à travers les viscères, les DRG, la moelle épinière T1-T5 et la moelle épinière sus-épinière. Les fibres afférentes sympathiques pénètrent dans la corne dorsale, se relaient vers les interneurones et se projettent vers les neurones préganglionnaires de la corne latérale de la moelle épinière. Ces fibres préganglionnaires pénètrent dans le rami communicain blanc et rejoignent la chaîne nerveuse sympathique où elles sont converties en neurones postganglionnaires directement ou vers le haut jusqu’au ganglion étoilé (SG), et les ganglions cervicaux inférieurs et moyens synapsent avec les neurones postganglionnaires pour contrôler la fréquence cardiaque¹³.

Le mécanisme de l’acupoint PC6 dans le traitement des maladies cardiovasculaires est très complexe et n’a pas encore été entièrement révélé. À l’heure actuelle, la voie du réflexe somatosympathique est considérée comme l’une des voies les plus critiques. Cette étude examine les effets régulateurs de l’acupuncture au point d’acupuncture PC6 sur les neurones cardiaques verrouillés et déverrouillés dans la moelle épinière T3. Dans la littérature, des techniques d’enregistrement MEA ont été utilisées pour enregistrer la décharge des neurones (WDR [Wide Dynamic Range]) dans le SDH^14,15. Cependant, la moelle épinière T3 est située près des côtes et des vertèbres thoraciques et présente un risque accru de pneumothorax lors d’interventions chirurgicales. Comme pour la plupart des techniques in vivo, les neurones de la corne dorsale de la colonne vertébrale T3 ne sont pas enregistrés dans de nombreuses expériences. Le bilan de la stabilité de la moelle épinière dépend en grande partie des dispositifs de stabilisation de la moelle épinière et d’une anesthésie appropriée¹⁶. Étant donné la limitation des pinces vertébrales commerciales, qui sont inclinées pour stabiliser la colonne lombaire, nous avons modifié la pince vertébrale pour s’adapter à la colonne thoracique dans un premier temps. Les pinces de vertèbres vertébrales modifiées sont fabriquées à partir d’une paire de pinces Adson, d’un capuchon métallique, d’une barre ronde, d’écrous et de vis. Après avoir monté les pinces sur mesure sur les appareils Narishige STS-B et SR, nous avons pu stabiliser la colonne vertébrale du rat et empêcher le déplacement des tissus. Un espace suffisant a été laissé pour l’électrode de la corne sous-dorsale de la moelle épinière.

Bien que de nombreuses études aient rapporté que l’acupuncture pourrait exercer ses effets thérapeutiques sur les maladies cardiovasculaires en modulant les régions hypothalamique, mésencéphale et médullaire, moins d’attention a été accordée à la moelle épinière¹⁷. De plus, les chercheurs ont l’habitude de démontrer son mécanisme neuromodulateur à l’aide de stratégies moléculaires plutôt que fonctionnelles¹⁸. Compte tenu de la fonction pivot des SDHN dans la physiopathologie cardiaque et de leur participation aux effets de l’acupuncture, il est impératif de développer une méthode analytique robuste pour clarifier les mécanismes scientifiques par lesquels l’acupuncture influence la fonction cardiaque par la modulation de l’activité des SDHN au niveau fonctionnel. Bien que Li et al. aient rapporté la méthode d’enregistrement simultané des neurones des ganglions de la racine dorsale T1, de l’imagerie calcique et de l’ECG, la résolution temporelle de l’imagerie calcique est faible et le couplage du signal électrique DRG et du signal ECG au niveau de la milliseconde ne peut pas être détecté⁹.

En termes d’enregistrement électrophysiologique SDH, Qin et al. ont enregistré l’activité SDHN et l’ECG simultanément¹⁹, mais le flux d’enregistrement était faible en raison de la méthode d’enregistrement à électrode unique. Par conséquent, dans cette étude, nous avons utilisé l’électrophysiologie MEA combinée à l’enregistrement ECG pour obtenir des signaux de décharge neuronale à haut débit et des signaux ECG en même temps. Sur cette base, nous nous référons à la méthode d’analyse permettant d’analyser le degré de couplage entre la décharge neuronale NTS et le signal ECG, et écrivons le code d’analyse décrivant le degré de couplage entre la décharge neuronale de la moelle épinière et le signal ECG via MATLAB²⁰. Étant donné que le remodelage a été réalisé à l’aide de pinces commerciales, la forme du bras de serrage devrait être conçue en suivant la forme de la vertèbre thoracique à l’avenir afin de réduire l’enflure et d’obtenir un meilleur effet de fixation. Bien que cette approche constitue un outil puissant pour étudier la dynamique neuronale, il existe également certaines limites à la mesure de grandes populations de neurones définis moléculairement. À l’avenir, la combinaison de méthodes électrophysiologiques et optiques pourrait être d’une grande importance pour approfondir notre compréhension des bases scientifiques de l’acupuncture.

L’intéroception et la régulation du système nerveux sur les organes internes ont toujours été au centre de la recherche en neurosciences^21,22. La stimulation de la surface du corps, telle que l’acupuncture, peut activer l’activité physique afférente et moduler l’activité nerveuse et les changements de la fonction viscérale²³. Des études ont montré que les informations nociceptives viscérales cardiaques sont transmises de manière préliminaire à la corne dorsale de la colonne vertébrale des segments thoraciques 1-5²⁴. Il a également été démontré que la stimulation de la moelle épinière traite l’angine de poitrine réfractaire, ce qui indique que la modulation du réseau neuronal dans la moelle épinière correspondante peut soulager la douleur cardiaque. Cependant, à notre connaissance, les changements d’activité des neurones spinaux pendant la douleur cardiaque et le mécanisme rachidien sous-jacent à la stimulation périphérique ne sont pas bien compris. Cette étude détaille une méthode pour l’acquisition et l’analyse simultanées des signaux de décharge T3 SDHN et des signaux ECG. Cette méthode fournit des informations significatives sur les impacts régulateurs de l’acupuncture et d’autres stimuli périphériques sur les neurones cardiovasculaires de la moelle épinière. De plus, il fournit des informations substantielles sur les effets de l’acupuncture sur les organes cibles via les mécanismes de réflexe neuronal autonome.

Les auteurs n’ont aucun conflit d’intérêts à déclarer.

Cette étude a été soutenue par la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine (n° 82330127, n° 82105029), le Programme national de R&D clé de la Chine (n° 2022YFC3500702) et les Fonds de recherche fondamentale pour les instituts centraux de recherche sur le bien-être public (n° 2022YFC3500702) et les Fonds de recherche fondamentale pour les instituts centraux de recherche sur le bien-être public (n° 2022). ZZ-2023008) et le projet du ministère provincial de l’Éducation (n° 2019JM-027).