多孔微电极阵列中人 体外 神经培养物的聚焦超声神经调控

聚焦超声神经调控。这个新兴的令人兴奋的领域是一个正在进行的研究课题 在聚焦超声领域，特定应用的最佳刺激参数通常是未知的。本研究旨在通过对神经元进行经验性体外测试来系统地确定这些参数。

该方法可以通过使研究人员分析基因和药物修饰神经元的反应来探索回声神经调控的神经元机制。开始吸出培养基以填充24孔神经元培养板中的单个孔，具有嵌入的微电极阵列或MEA。制备300毫升脱气和去离子水后，小心地将其填充到聚焦超声或FUS换能器锥体中。

使用定制的螺纹杆，将 3D 打印支架固定在框架上。放置框架，使 FUS 传感器的头部位于将要受刺激的孔上方。使用橡皮筋将副形固定在含有培养基和人诱导多能干细胞或 HIPSC 的 24 孔 MEA 板上的孔上。

在传感器功率输出或 TPO 控制面板上设置 FUS 参数。屏幕上提到了各种参数的值。接下来，将偶联凝胶涂在孔上方的旁置模板顶部，并将FUS换能器降低到偶联凝胶中，确保以最小的气泡与凝胶接触。

按下 TPO 上的右下角按钮开始 FUS 超声处理，并在每轮超声处理之间等待至少五分钟，以使神经元恢复到基线状态。如果连接合适，FUS系统产生的触发脉冲将自动将FUS刺激序列与MEA记录对齐。通过读取FUS超声处理时间以及基于与FUS相关的发射速率变化的传输数据来分析信号。

通过在热致变色片上可视化和通过水听器扫描来表征FUS焦点。后处理步骤，包括滤波、阈值和计算放电速率，过滤了来自环境的噪声，以揭示由FUS引起的神经元活动变化。栅格图显示了每个通道中检测到的尖峰。

放电速率图显示，所选的刺激参数增加了神经元放电速率。FUS前的发射速率为140赫兹，而FUS后的发射速率为786赫兹，具有连续波FUS。改变FUS超声处理模式也改变了神经元恢复到基线状态之前的时间量。

将换能器放置在paraform接口上时，必须小心地尽量减少气泡的形成。另一个考虑因素是传递到传感器的电力。功率必须足够高以引起效应，但必须足够低以不引起换能器或细胞损伤。

该技术可以确定治疗帕金森病和其他神经系统疾病的最佳刺激参数，消除与侵入性手术相关的风险，包括不可逆的损伤、漫长的恢复和康复时间。有必要进一步努力揭示其机制并控制临床前优化，以确保未来研究（包括临床试验）的安全性。