Activité épileptique de haute qualité à partir de coupes cérébrales aiguës à l’aide d’un système de réseau de microélectrodes haute densité à oxyde métallique, oxyde métallique et semi-conducteur complémentaire

Résumé

Ici, nous décrivons un protocole pour l’utilisation de systèmes complémentaires de réseaux de microélectrodes à haute densité d’oxydes métalliques et de semi-conducteurs (CMOS-HD-MEA) pour enregistrer une activité semblable à celle d’une crise à partir de coupes de cerveau ex vivo .

Résumé

Les systèmes CMOS-HD-MEA (complémentaires à micro-réseau de microélectrodes haute densité à oxyde métallique et semi-conducteurs) peuvent enregistrer l’activité neurophysiologique à partir de cultures cellulaires et de coupes de cerveau ex vivo avec des détails électrophysiologiques sans précédent. Les CMOS-HD-MEA ont d’abord été optimisés pour enregistrer l’activité des unités neuronales de haute qualité à partir de cultures cellulaires, mais il a également été démontré qu’ils produisaient des données de qualité à partir de coupes rétiniennes et cérébelleuses aiguës. Les chercheurs ont récemment utilisé CMOS-HD-MEA pour enregistrer les potentiels de champ locaux (LFP) à partir de coupes de cerveau de rongeurs corticaux aigus. L’une des LFP d’intérêt est l’activité semblable à une crise. Bien que de nombreux utilisateurs aient produit des décharges épileptiformes brèves et spontanées à l’aide de CMOS-HD-MEA, peu d’utilisateurs produisent de manière fiable une activité épileptique de qualité. De nombreux facteurs peuvent contribuer à cette difficulté, notamment le bruit électrique, la nature incohérente de la production d’une activité semblable à une crise lors de l’utilisation de chambres d’enregistrement immergées et la limitation du fait que les puces CMOS-MEA 2D n’enregistrent qu’à partir de la surface de la tranche de cerveau. Les techniques détaillées dans ce protocole devraient permettre aux utilisateurs d’induire et d’enregistrer de manière cohérente une activité convulsive de haute qualité à partir de coupes cérébrales aiguës avec un système CMOS-HD-MEA. De plus, ce protocole décrit le bon traitement des puces CMOS-HD-MEA, la gestion des solutions et des tranches de cerveau lors de l’expérimentation, et la maintenance des équipements.

Introduction

Les systèmes de microélectrodes à haute densité (HD-MEA) disponibles dans le commerce, qui comprennent une puce MEA avec des milliers de points d’enregistrement ^1,2 et une plate-forme MEA pour amplifier et numériser les données, constituent un outil émergent pour la recherche électrophysiologique. Ces systèmes HD-MEA utilisent la technologie CMOS (Complementary metal-oxide-semiconductor) pour enregistrer des données électrophysiologiques avec une sensibilité élevée à partir de cultures cellulaires et de préparations de coupes de cerveau ex vivo. Ces systèmes MEA offre....

Protocole

Les procédures impliquant des souris ont été approuvées par le Comité institutionnel de soin et d’utilisation des animaux (IACUC) de l’Université Brigham Young. Des souris C57BL/6 mâles et femelles (n = 8) âgées d’au moins P21 ont été utilisées dans les expériences suivantes.

Figure 1 : Figure schématique de l’expérience CMOS-HD-MEA. (A) La tranche de cerveau est préparée par la m....

Discussion

Ce protocole comprend des lignes directrices spécifiques liées à la gestion des tranches de cerveau aiguës qui abordent les problèmes courants rencontrés par les utilisateurs de CMOS-HD-MEA, à savoir le développement du bruit sous la tranche de cerveau et le maintien d’un environnement sain pour la tranche de cerveau. Le développement de bruit sous la tranche se produit lorsque la tranche n’adhère pas correctement au réseau ; Si la tranche de cerveau n’adhère pas adéqu.......

matériels

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