Actividad similar a las convulsiones de alta calidad a partir de cortes agudos de cerebro utilizando un sistema complementario de matriz de microelectrodos de alta densidad de semiconductores de óxido metálico

Resumen

Aquí, describimos un protocolo para el uso de sistemas complementarios de matriz de microelectrodos de alta densidad de semiconductores de óxido metálico (CMOS-HD-MEA) para registrar la actividad similar a las convulsiones de cortes de cerebro ex vivo .

Resumen

Los sistemas complementarios de microelectrodos de alta densidad de semiconductores de óxido metálico (CMOS-HD-MEA) pueden registrar la actividad neurofisiológica de cultivos celulares y cortes de cerebro ex vivo con un detalle electrofisiológico sin precedentes. Los CMOS-HD-MEA se optimizaron por primera vez para registrar la actividad de las unidades neuronales de alta calidad a partir de cultivos celulares, pero también se ha demostrado que producen datos de calidad a partir de cortes agudos de retina y cerebelos. Los investigadores han utilizado recientemente CMOS-HD-MEAs para registrar potenciales de campo local (LFP) a partir de cortes agudos de cerebro de roedores corticales. Un LFP de interés es la actividad similar a las convulsiones. Si bien muchos usuarios han producido descargas epileptiformes breves y espontáneas utilizando CMOS-HD-MEA, pocos usuarios producen de manera confiable una actividad similar a las convulsiones de calidad. Muchos factores pueden contribuir a esta dificultad, incluido el ruido eléctrico, la naturaleza inconsistente de producir actividad similar a las convulsiones cuando se usan cámaras de grabación sumergidas y la limitación de que los chips 2D CMOS-MEA solo graban desde la superficie del corte del cerebro. Las técnicas detalladas en este protocolo deberían permitir a los usuarios inducir y registrar de manera consistente una actividad similar a las convulsiones de alta calidad a partir de cortes agudos de cerebro con un sistema CMOS-HD-MEA. Además, este protocolo describe el tratamiento adecuado de los chips CMOS-HD-MEA, la gestión de soluciones y cortes de cerebro durante la experimentación y el mantenimiento del equipo.

Introducción

Los sistemas de matriz de microelectrodos de alta densidad (HD-MEA) disponibles en el mercado, que incluyen un chip MEA con miles de puntos de registro ^1,2 y una plataforma MEA para amplificar y digitalizar los datos, son una herramienta emergente para la investigación electrofisiológica. Estos sistemas HD-MEA utilizan tecnología complementaria de semiconductores de óxido metálico (CMOS) para registrar datos electrofisiológicos con alta sensibilidad de cultivos celulares y preparaciones de cortes de cerebro ex vivo. Estos sistemas MEA ofrecen una resolución espacial y....

Protocolo

Los procedimientos con ratones fueron aprobados por el Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales (IACUC) de la Universidad Brigham Young. En los siguientes experimentos se utilizaron ratones machos y hembras (n = 8) C57BL/6 de al menos P21.

Figura 1: Figura esquemática de la experimentación CMOS-HD-MEA. (A) El corte de cerebro se prepara por el método de corte preferido de....

Discusión

Este protocolo incluye pautas específicas relacionadas con el manejo agudo del corte de cerebro que abordan los problemas comunes que enfrentan los usuarios de CMOS-HD-MEA, a saber, el desarrollo de ruido debajo del corte de cerebro y el mantenimiento de un entorno saludable para el corte de cerebro. El desarrollo de ruido debajo del corte ocurre cuando el corte no se adhiere correctamente a la matriz; Si la rebanada de cerebro no se adhiere adecuadamente, se pueden formar bolsas de air.......

Materiales

Name	Company	Catalog Number	Comments
2D Workbench	Cloudray	LM04CLLD26B
4-Aminopyridine	Sigma-Aldrich	275875
Accura Chip	3Brain	Accura HD-MEA	CMOS-HD-MEA chip
Agarose	Thermo Fisher Scientific	BP160-100
Vibration isolation table	Kinetic Systems	91010124
Beaker for the slice holding chamber, 270 mL	VWR	10754-772
BioCam	3Brain	BioCAM DupleX	CMOS-HD-MEA platform
Brainwave Software	3Brain	Version 4	CMOS-HD-MEA software
Calcium Chloride	Thermo Fisher Scientific	BP510-500
Carbogen	Airgas	X02OX95C2003102
Carbogen	Airgas	12005
Carbogen Stones	Supelco	59277
Compresstome	Precissionary	VF-300-0Z
Computer	Dell	Precission3650
Crocodile Clip Grounding Cables	JWQIDI	B06WGZG17W
Detergent	Metrex	10-4100-0000
D-Glucose	Macron Fine Chemicals	4912-12
Dihydrogen Sodium Phosphate	Thermo Fisher Scientific	BP329-500
DinoCam	Dino-Lite	AM73915MZTL
Ethanol	Thermo Fisher Scientific	A407P-4
Forceps	Fine Science Tools	11980-13
Hot plate	Thermo Fisher Scientific	SP88857200
Ice Machine	Hoshizaki	F801MWH
Inflow and outflow needles	Jensen Global	JG 18-3.0X
Inline Solution Heater	Warner Instruments	SH-27B
Isofluorine	Dechra	08PB-STE22002-0122
Kim Wipes	Thermo Fisher Scientific	06-666
Magnesium Chloride	Thermo Fisher Scientific	FLM33500
Micropipets	Gilson	F144069
Mili-Q Water Filter	Mili-Q	ZR0Q008WW
Paintbrush	Daler Rowney	AF85 Round: 0
Paper Filter	Whatman	EW-06648-24
Parafilm	American National Can	PM996
Perfusion System	Multi Channel System	PPS2
Pipetor	Thermo Fisher Scientific	FB14955202
Platinum Harp	3Brain	3Brain
Potassium Chloride	Thermo Fisher Scientific	P330-3
Razor blade	Personna	BP9020
Scale	Metter Toledo	AB204
Scissors	Solingen	92008
Slice Holding Chamber	Custom	Custom	Custom 3D Printer Design, available upon request
Sodium Bicarbonate	Macron Fine Chemicals	7412-06
Sodium Chloride	Thermo Fisher Scientific	S271-3
Temperature Control Box	Warner Instruments	TC344B
Transfer Pipettes	Genesee Scientific	30-200
Tubing	Tygon	B-44-3 TPE
Vibratome VZ-300	Precissionary	VF-00-VM-NC
Weigh Boat	Electron Microscopy Sciences	70040